¿Cuánto calor disipan los LED de potencia?

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Estoy usando esto 10 W RGB LED , desafortunadamente DX no proporciona una hoja de datos para ello. No sé cuán eficientes son estos LED de potencia ... así que, aproximadamente, ¿cuánta potencia aplicada se convierte en luz y cuánta se disipa en calor? ¿Casi todos los 10W están disipados o solo una pequeña parte de ellos?

Como no hay una hoja de datos, ni siquiera puedo calcular el disipador de calor requerido, por lo que parece que necesito básicamente intentarlo :) Desafortunadamente, no tengo ningún disipador de calor en casa, solo uno de la tarjeta VGA antigua (que es 74 x 94 mm con aletas de 12 mm de alto, pero la mitad de la superficie tiene lugar para un ventilador, por lo que no hay aletas allí). ¿Crees que esto es una exageración para mi LED? No tengo idea de qué tan grande debo ver los disipadores de calor. El LED en sí está en una placa metálica de 14 x 22 mm, por lo que la transferencia de calor del LED al disipador de calor no debería ser un problema.

    
pregunta Marki555

2 respuestas

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No sé cuán eficientes son estos LED de potencia ... así que, aproximadamente, ¿cuánta potencia aplicada se convierte en luz y cuánta se disipa en calor? ¿Casi todos los 10W están disipados o solo una pequeña parte de ellos?

  • La gran mayoría de la energía se convierte en calor. Suponga 100% para el dimensionamiento del disipador térmico. Vea a continuación.
  

No puedo calcular el disipador de calor requerido,
   Tengo un disipador de calor de 74 x 94 mm con aletas de 12 mm de alto y la mitad de la superficie tiene lugar para un ventilador, por lo que no hay aletas allí. (Resumido)

  • Corre a "se puede tocar cómodamente" o a una temperatura más baja para una vida más larga

  • Se requerirá el uso de un ventilador con un modesto disipador de calor para alcanzar una temperatura inferior a 50 ° C.

A efectos prácticos, supongamos que toda la energía se disipa como calor.
 El 100% de eficiencia para luz blanca es de cerca de 400 lúmenes / vatios y es poco probable que un LED de ese tipo sea mejor que aproximadamente 80 l / W [1] (y puede ser mucho peor dependiendo de quién hizo los emisores y cuándo, por lo que PUEDE ser 20% eficiente, posiblemente podría ser 10% y puede ser aún peor.

La diferencia entre la necesidad de 100% y 80% de disipación de calor =
 10W / 8W = 25% más
 tan insignificante en la práctica.

Para la vida más larga, se desea un aumento más bajo del disipador de calor.
 Así que digamos que el aumento del disipador de calor 30C y cuanto menos mejor.
 Aumento de 30C para 10W = 3 C / W.
 Sin ventilador, este es un disipador de calor muy importante.
 Con un ventilador esto es factible.
 Puede medir fácilmente la temperatura de funcionamiento del disipador térmico o incluso la prueba de los dedos.
 Si puede mantener el disipador de calor indefinidamente (por ejemplo, 10 segundos) cuando está funcionando y estable, entonces está bien (aproximadamente 55C máx.).

Con LEDs, el enfriador siempre es mejor para tiempos de vida más largos.

[1] Edición 2018: en estos días la eficiencia de los LED blancos suele ser de 100 lm / W o superior; Algunos LED como STW8Q14D-E3 pueden archivar 200lm / W o más (Dependiendo de la temperatura del color y la distribución). Por lo tanto, podría ser razonable seleccionar un disipador de calor más pequeño, especialmente para aplicaciones con espacio limitado.

Navidad 2018 :-): agregaré a la actualización anterior de nqtronix. Los mejores LED ahora pueden alcanzar más de 200 l / W, pero debe ser extremadamente cuidadoso en cómo se operan para lograrlo. Los diversos gráficos en la STW9Q14D-E3 hoja de datos que nqtronix citó como ejemplo Le permite explorar cuáles son estas condiciones.
La eficiencia disminuye al aumentar la temperatura de la unión y el amp; entrada de corriente.
La eficiencia aumenta ligeramente al disminuir la potencia de entrada.
Amplificador de potencia; la temperatura no está necesariamente correlacionada ya que el disipador de calor altera su relación.

La mayoría de las especificaciones de los LED de ejemplo citados anteriormente se dan a una unidad de 65 mA. Una mirada no exhaustiva a través de la hoja de datos demostró que puede alcanzar 200 l / W de salida a una corriente reducida y con un buen disipador térmico con las mejores muestras de casos de las mejores incrustaciones de casos. Por ejemplo, a 200 l / W y aproximadamente 30 mA y 2,8 V de tensión directa, la potencia de entrada es ~ = 84 mW, la potencia de la luz es de unos 40 mW y la energía térmica es de unos 40 mW +. La resistencia térmica Tth-jS es de 10 C / w, por lo que con 40 mW para disipar, la interfaz del disipador de calor es solo Rth x Pth = 10 C / W x 0.04W = 0.4C :-).
Agregar un disipador térmico de 10 C / W (grande para este tipo de LED en la mayoría de las aplicaciones) significa que Tjunction está solo aproximadamente 1C por encima del ambiente. Los gráficos de salida dados son en su mayoría a 25 ° C, por lo que a temperaturas típicas de la habitación y una entrada modesta de 200 L / W deberían ser alcanzables en algunos casos. Incluso reducir el disipador térmico para decir que 50 C / W resultaría en un aumento de temperatura de la unión de unos pocos grados C por encima de la temperatura ambiente.

    
respondido por el Russell McMahon
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Monté un LED de 10W en un disipador de calor de CPU AMD barato con un ventilador PWM (4 cables) de 92 mm. El cuarto cable toma una señal PWM en el cuarto cable. Conectarlo a tierra hace que funcione muy lento, lo suficiente para mantener la temperatura del disipador de calor para mi LED de 10W a aproximadamente 32 ° C (habitación = 25 ° C). La combinación de CPU Disipador de calor / Ventilador me costó menos de 7 €. (En realidad, es un LED de 20W que funciona a 15-18W, por lo que es aún mejor para usted). Sin el ventilador, tengo que atenuarlo un poco para mantenerlo a 35 ° C, aunque no he medido la potencia del LED. El ventilador es muy silencioso, más silencioso que mi Macbook pro inactivo en mi escritorio.

Las combinaciones de ventilador / disipador de calor de la CPU pueden ser una solución de enfriamiento muy económica y efectiva.

En general, un disipador de calor normal de 100 x 50 mm x 40 mm (negro, pocas aletas grandes) se elevó a más de 60 ° C en un tiempo muy corto con ese LED de 10W.

Recuerde: la vida útil del LED disminuye mucho con temperaturas más altas.

    
respondido por el Stephan

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