«Запустил свою любимую электрическую машину - красную Теслу на орбиту Марса» .. (Иллон Маск)
То, что придумали когда-то лампу накаливания тоже хорошо, но теперь она уже понемногу теряет свою популярность как «правильный» прибор для электрического освещения. Ведь лампа накаливания греет на 95%, при этом светит только на 5%. Другое дело светодиоды, которые наоборот светят на 95%, хотя и падение цены на светодиодные лампы не всегда такое большое. Здесь кто-то бы стал трильйонардером, если бы вдруг Солнце исчезло.
На наружное освещение (парковка, дорога) обычно требуется большая яркость светодиодов, а использование металлических радиаторов не всегда экономически оправдано, также диод на улице все равно должен вставляться в корпус из стекла и алюминия для защиты от осадков.
Так что такое - жидкий радиатор, спрашивается.
Дело в том, что светодиод, как и любой полупроводник, который находится под нагрузкой (большой ток и напряжение на нем) нагревается. Иногда такое нагревание приводит к выходу его из строя. В этом случае применяют металлические теплоотводы (радиаторы), которые обдуваются проточным воздухом. Недостатком такого исполнения радиатора может быть его громоздкость. Можно сравнить с автомобилем у которого вместо системы антифризового охлаждения двигателя стоят радиаторы воздушного охлаждения (размером как крылья у самолета).
Еще недостатки металлических радиаторов: большой объем пространства, отверстия в корпусе прибора для охлаждения (куда потом попадают пыль или насекомые), больший вес, использование специальных теплопроводящих паст или клеев для лучшей теплопередачи к радиатору, пустое нагревание окружающего пространства, поэтому водяное охлаждение имеет некоторые преимущества.
Как я исследовал, охладить светодиод можно загрузив его непосредственно в воду (холодную или комнатной температуры). В таком случае отпадает необходимость в пасте, радиаторе, а находясь в прозрачной воде и сосуде, светодиод будет отдавать свет не хуже чем в воздухе, и воду можно брать проточную, а при необходимости использовать теплую воду для нужд.
В идеале, рекомендую: применить дистиллированную или бидистиллированную воду (она почти не проводит электрический ток), подключать низковольтные светодиоды (при высоком напряжении проходит интенсивный процесс электролиза с выделением газа), нужна серьезная гидроизоляция контактов в воде.
Использование переменного тока снижает процесс выделения газа, но диод при этом сильно мерцает - здесь еще от частоты тока зависит. Мерцание света с частотой более 30 Гц почти не воспринимается глазом человека (что успешно используют в кино и на телевидении).
Для постановки эксперимента нужно минимум материалов и инструментов.
Инструменты и приборы:
- мультиметр (измерим ток до 2 А);
- термометр на 100 градусов (не обязательно);
- стакан (стеклянный, прозрачный);
- аккумулятор на 12 в (или блок питания на 12 в, мощностью от 20 Вт).
Расходные материалы:
- вода дистиллированная (200 мл);
- водостойкий клей (15 г, или раствор канифоли);
- раствор зеленки (15 мл);
- соединительные провода;
- "Крокодилы" (6 шт.);
- резистор переменный (на 20 Вт, диапазон 0-68 Ом);
- светодиод белый (12 в, 10 Вт);
- припой;
- канифоль.
Этап 1.
Исследование начинаем припаяв провода к светодиоду, когда припой остынет, хорошо промазываем открытые контакты поверхности пайки водостойким клеем (или канифолью):
Этап 2.
Наливаем в стакан дистиллированной воды, где-то 200 г:
Этап 3.
После того как высохнет гидроизоляционный клей, загружаем светодиод на дно стакана так, чтобы его собственный радиатор был сверху, а светоизлучающая поверхность упиралась в дно стакана:
Этап 4.
Ставим резистор на наибольшее сопротивление и включаем питания, в зависимости от величины тока регулируем мощность свечение светодиода с помощью резистора. Если газ не выделяется (значит надежная гидроизоляция контактов в воде):
Этап 5.
Наблюдаем изменение температуры воды в зависимости от величины тока. Для интереса можно замерить температуру воды в стакане термометром, он фиксирует "не критическую" температуру вблизи диода и мы видим реальный эффект охлаждения (чем больше объем воды тем быстрее охлаждения светодиода). Здесь часть тепла выходит сверху стакана, также отдается его стенкам:
Этап 6.
Добавляем в стакан с водой (200 мл) немножко зеленки (где-то 0,5 мл) жидкость окрашивается в изумрудный цвет, подключив светодиод наблюдаем приятный светло-зеленый свет. Йод также дает цвет, но раствор йода имеет меньшое электрическое сопротивление чем зеленка. Не забывайте также, что зеленка очень трудно выводится, поэтому старайтесь ней ничего лишнего не окрасить:
Свет может быть разных цветов не только от цветного раствора, но и от разноцветного стекла сосуда в который погружают диод.
Вместо воды допустимо использовать другие жидкости: прозрачное масло, глицерин. Различные жидкости - разные скорости нагрева стакана.
Например, можно использовать вместо воды глицерин, но у него теплопроводность в 2 раза меньшая чем у воды, при этом глицерин - изолятор, не плохо защищает контакты от коррозии, при необходимости легко смывается водой:
Преимущества прозрачной масла тоже в том, что оно не проводит ток, защищает контакты от коррозии, а еще очень медленно испаряется, хотя как недостатки: теплопроводность масла в 5 раз меньше воды, соответственно здесь больший риск перегрева светодиода, трудность смыва жира.
В следущей статье я расмотрю практическую версию с жидким охлаждением с погружением для прожектора.
Видео опыта:
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
