Превысив за 5 дней кампании запрашиваемую сумму уже в 6 раз, проект Lumen на известной краудфандинговой платформе продолжает собирать средства. Lumen представляет собою вечный фонарик, работающий от тепла тела.
В основе фонарика лежит всем известная термопара Пелтье, производящий электричество при наличии разницы температур между двумя его поверхностями. Пожалуй, внимание бэкеров привлекло исполнение конкретно этой модели фонарика.
Он очень маленький и лёгкий, размером всего 80х40х10 мм и весом 35-45 грамм (в зависимости от материала корпуса: автор проекта предлагает алюминиевый и титановый варианты). Сила света 5-миллиметрового светодиода производства компании Cree составит 3 кд.
Чтобы сам небольшой фонарик можно было найти в темноте,- то есть в такой ситуации, когда фонарик и нужен,- автор предлагает приобретать вариант фонаря, снабжённый небольшой колбочкой, наполненной светящимся тритием. Колбочка должна светиться по крайней мере в течение десяти лет.
Автор обещает начать поставки фонариков уже в феврале 2016 года. Пока ещё остались в наличии алюминиевый вариант за $35, титановый за $45, и соответствующие варианты с тритиевой колбочкой за $50 и $60.
Это уже не первая разработка фонарика на этом принципе. В 2013 году СМИ облетела новость о 15-летней изобретательнице, которая представила на научный конкурс Google Science Fair фонарик, также работающий от тепла рук при помощи элемента Пелтье. Но то ли девочка не взяла главный приз в $50000, то ли не сумела грамотно ими воспользоваться, но её проект под названием «Hollow Flashlight» так и не вышел из стадии прототипа.
Комментарии (52)
Mobyman
18.10.2015 23:21+6С учетом того, что есть вариант с тритием можно обойтись и без элемента Пельте, и без пальца.
Много трития и шторка, чтобы выключать.
stalinets
18.10.2015 23:36+5Тритий светит очень слабо. Это не фонарь, а лишь светометка. Для хоть какой-то яркости колба с тритием должна быть размером со сливу (и такие тритиевые фонарики есть), но это дорого.
А ещё с тритием не всё чисто в плане выхода наружу ионизирующего излучения.
KivApple
19.10.2015 01:03С учётом того, что автор голыми руками держит брелок, всё не так уж и плохо. К тому же ИМХО надо смотреть на превышение не естественного фона, а предельно допустимого.
Mad__Max
19.10.2015 18:25Ионизирующее излучение от трития через стекло колбочки вообще не проходит (низкоэнергетическое бета излучение). Какая-то опасность/вредность только в случае разгерметизации и утечки — если колбочка разобьется или хотя бы треснет…
MrErsh
24.10.2015 13:28/*зануда mode on*/
Тритий вообще не светит. Светится люминофор.
/*зануда mode off*/
devlind
19.10.2015 01:15+2Тут скорее не эффект Пелатье, а эффект Зеебека. При эффекте Пелатье возникает разница температур при протекании тока. А в Зеебеке, при разности температур возникает ЭДС.
olartamonov
19.10.2015 01:30+3Тепловой поток через термоэлектрический генератор с естественным охлаждением холодной стороны с человеческой тушки при окружающей среде 15 °C — около 20 мВт/см? (http://www.researchgate.net/publication/258167029_Thermoelectric_Energy_Harvesting_of_Human_Body_Heat_for_Wearable_Sensors, рис. 3, или hal.archives-ouvertes.fr/hal-00522626/document, стр. 5). На самом деле через кончик пальца будет меньше, через вену больше, но пусть так.
Площадь контакта пальца — как раз порядка 1 см?, не больше.
КПД термоэлектрического генератора на элементе Пельтье — 5-8 %, то есть съём с кончика пальца 1 мВт будем считать теоретически возможным. Теоретически, я подчёркиваю. Практически можно посмотреть по второй ссылке, там диапазон десятков микроватт получается.
Белый светодиод Cree на 3 кд жрёт 20 мА при падении 3,2 В (http://lib.chipdip.ru/302/DOC000302713.pdf), то есть 64 мВт.
Где у меня ошибка?
rusec
19.10.2015 02:03Как определяется тепловой поток и почему он константа?
Чисто по опыту, потрогать пальцем холодный камень или холодный пенопласт — ощущения разные.
Возможно алюминий сосёт тепло быстрее, чем одежда из исследования носимой электроники.KivApple
19.10.2015 03:27Думаю, это максимальные значения. А дальше уже вступает в дело теплопроводность. У пенопласта она низкая — ты нагреваешь небольшой его участок, который контактирует с пальцем, а до дальних участков тепло практически не доходит. А у алюминия высокая. Соответственно, тепло от тебя сразу распространяется по всему предмету и рассеивается его полной площадью (у пенопласта сильно рассеивает только небольшой участок около пальца).
olartamonov
19.10.2015 09:10Максимальное выше. В случае с нательными ТЭГ основной ограничитель — сколько этот ТЭГ может отдать с наружной стороны в воздух. Посмотрите вторую ссылку, там на стр. 5 есть расчёты (тепловой поток максимальный — до 100 Вт*м?*К, теплоотдача с ТЭГа — до 11 Вт*м?*К)
olartamonov
19.10.2015 09:08ТЭГ сделан не из камня и не из пенопласта, а из вполне конкретных материалов. Поэтому определить тепловой поток через него не представляет большой проблемы — и выше я привёл две ссылки, по которым это делается. При чём тут одежда, я не знаю — по второй ссылке есть аж фотография ТЭГа с довольно здоровым радиатором, на котором они получили 30 мкВт/см?.
aik
19.10.2015 02:17Автор проекта заявляет, что при разнице в 15 градусов фаренгейта он получает с генератора 15mA@3V.
olartamonov
19.10.2015 09:11+8Автор проекта может заявлять что угодно, включая то, что он Бог и от него сияние исходит, поэтому светодиод вообще не нужен.
Но если заявления автора проекта противоречат учебнику физики, то у меня есть несколько вариантов интерпретации — и ни одного лестного для автора проекта.Yurich
19.10.2015 09:57-2Полагаю, вариант есть. Он описан в South Park S01E01 «Cartman gets an anal probe»
Тепла получится снять в разы больше чем с подушечки пальца.
Mad__Max
19.10.2015 18:45+2Наверно в том то что не ту площадь считаете — работу некогда читать, но очевидно что тепловой поток ограничивается совсем не теплопередачей от пальца к элементу, а рассеиванием его в окружающую среду после прохождения через термопару. А охлаждаемая площадь(контакта с воздухом) тут намного больше чем 1 см. кв. Только одна задняя металлическая поверхность около 30 кв.см (размеры 8 на 4 см) + боковые грани + на лицевой тоже часть (по краям отделенным от центральной части где прикладывается палец теплоизоляцией).
То что палец при наличии разницы температур может на порядки большую тепловую мощность отдавать это факт в котором может убедиться каждый — достаточно прижать палец например к кусочку льда, за минуту несколько грамм расплавится плавится. А даже 1 гр это минимум 330 Дж(только на плавление, без учета нагрева) или 5 Вт мощности если 1гр за минуту. При разнице температур правда где-то в 2 раза больше (около 30 гр)
P.S.
Мощность указана скорее всего максимальная — пока корпус холодный. По мере нагрева мощность (и яркость свечения) будет снижаться и в итоге доходить до минимума определяемого скоростью рассеивания тепла в воздух со всех открытых металлических поверхностей * КПДolartamonov
19.10.2015 19:20+4Это мудрое замечание.
Однако:
1) hal.archives-ouvertes.fr/hal-00522626/document — с довольно-таки нехилым радиатором (хоть и не очень подходящим для пассивного охлаждения) и трёхслой™ным термоэлементом авторам удалось получить 2 мкВт/см?/К в случае, если подопытный быстро шёл. То есть тут как ни извращайся, пропасть в три порядка не переплюнешь, даже если по ветру.
2) там же теплопроводность кожи оценивается в 20...100 Вт/м?/К, то есть 200 мВт/см? при разнице 20 К. При КПД термоэлемента 5 % вы получаете теоретический предельный выхлоп (напомню, при нулевом собственном тепловом сопротивлении элемента и идеальном его охлаждении) 10 мВт. Всё, это потолок, выше прыгнуть нельзя.
3) вообще даже 5 мВт/см? — это очень, очень дофига для термоэлектрического генератора. Пятью милливаттами умные часы питать можно — Pebble примерно столько и потребляет в среднем.
4) несколько грамм льда за минуту пальцем вы не расплавите. Грамм льда — это чуть больше кубического сантиметра, можете попробовать. Палец замёрзнет сильно, на куска льда только плёнка воды сверху появится.
5) В принципе, ролик в кампании, где автор зажигает светодиод ладонью, положенной на термоэлемент 5x5 см, лежащий на здоровенном радиаторе, многое объясняет — полагаю, он просто искренний идиот, серьёзно не понимающий, что при уменьшении термоэлемента и радиатора в десятки раз многое изменится.
6) Обратите внимание, что мы всё это обсуждаем для разницы 20 К, то есть в общем довольно прохладной погоды. Для типичного случая «брелок в кармане джинсов с ключами» осетра придётся урезать ещё в 2-3 раза.dimao79
20.10.2015 08:515) В принципе, ролик в кампании, где автор зажигает светодиод ладонью, положенной на термоэлемент 5x5 см, лежащий на здоровенном радиаторе, многое объясняет — полагаю, он просто искренний идиот, серьёзно не понимающий, что при уменьшении термоэлемента и радиатора в десятки раз многое изменится.
Да почему сразу идиот? Вон, недавно, на лазерную бритву собирали — и ведь много насобирали.
Разработчики той бритвы — идиоты? Я думаю нет.olartamonov
20.10.2015 09:16+1Нет, там с вероятностью 99,9% — сознательные мошенники.
Этот на мошенника не похож, слишком уж прост. Хотя, конечно, всякое может быть.dimao79
20.10.2015 14:08Может и мошенники, а может как и тут — команда дизайнеров-маркетологов. Тот случай, когда простота хуже воровства.
Придумали красивую идею, нарисовали красивую картинку, выкатили проект на кикстартер и начали решать технические вопросы. А потом оказалось, что оно технически малореализуемо.
Что уж поделать, если сейчас балом правят маркетологи и дизайнеры, а не инженеры ))olartamonov
20.10.2015 14:14+2Не-не-не, это три разные вещи.
1) Skarp — очевидные мошенники. Сочетание подготовленного бэкграунда (патент, пусть и очень аморфный, Густавсон с его биографией, пусть половину он и сам её нарисовал) и ухода от ответов на любые конкретные вопросы — крайне, крайне плохой звоночек.
2) Этот чувак с фонариком больше всего похож на человека, вчера открывшего для себя элемент Пельтье и очень обрадовавшегося. Бэкграунда нет, радостно вываливает на публику всевозможные подробности, часто дурацкие — в общем, типичный наивняк.
3) Проимевший всё маркетолог — это идиот с умными часами Kreyos Meteor, которого просто развёл ушлый китайский бизнесмен. Кампанию чувак сделал очень хорошую, он всё же маркетолог, в потребителе должен что-то понимать — но полтора ляма денег ухнули практически в никуда. Причём, если верить его признаниям, он сам во всё это верил.
P.S. Я, кстати, в числе прочего — маркетолог ;) Неплохой ;)
P.P.S. Про то, как миром правят инженеры, есть отличный сериал Halt and Catch Fire. Я там уже сбился считать, сколько сделанных инженерами стартапов разорились или лишь чудом от этого удержались. В жизни оно работает точно так же: уметь сделать устройство, понять, какое устройство надо сделать, и продать это устройство — три разных навыка. Инженер обладает только одним из них.dimao79
20.10.2015 14:51Я к сожалению настолько серьезно за этим не следил, так что спорить не готов ))
Просто, как мне кажется, человек, открывший для себя элемент Пельтье — это скорее вот эта девочка.
Тут же все таки видна и дизайнерская работа, и работа маркетолога — формы, два материала на выбор, дополнительный бонус в виде колбы с тритием. Причем в глаза сразу бросается перекос в сторону дизайна, в ущерб инженерии.
P.S. Про отличие инженеров от маркетологов и дизайнеров я в курсе, и то что работа всех троих важна примерно поровну )) Сам могу много что сделать, начиная от постановки задачи, и заканчивая готовым изделием, но вот продать это — не умею.
P.P.S. Про фейл с бритвой — самому интересно что там изначально планировалось. Все таки деньги с Кикстартера они не вывели, стартовали на новой площадке после бана — понятно что уже народ будет не такой доверчивый. Несколько минут общемировой славы?olartamonov
20.10.2015 17:57Я вообще ни за кем не слежу, просто у людей не так много паттернов поведения, чтобы конкретный не был с большой степенью уверенности очевиден сразу ;)
формы, два материала на выбор, дополнительный бонус в виде колбы с тритием
На это всё надо пять минут на раздумья и неделю на реализацию. Полно стартапов, которые выход на Кикстартер месяцами только обдумывают, даже уже имея работающие прототипы (хотя лучше бы они пять минут обдумали, кому они там вообще нужны-то, но это другой вопрос).
Про фейл с бритвой — самому интересно что там изначально планировалось
Собрать бабло, год-два кормить вкладчиков постепенно редеющими завтраками, потом тихо слиться. Что их KS забанит, заранее никто предвидеть не мог, хотя «план Б» у них явно был и на этот случай — ребята запустились на IGG меньше чем через шесть часов после получения бана, просто скопировав туда всё. До этого на моей памяти с такой наглостью никто не действовал.
Кстати, $357k там уже собрали, тоже в общем весьма недурственные деньги.
aik
19.10.2015 02:22+1Забавно, но бесполезно. Светить эта штука будет до тех пор, пока корпус не нагреется.
Разве что засунуть в какой-нибудь набор по борьбе с зомби, который лежит в заначке до дня Х. Чтобы не следить за обновлением батареек. Да и то, туда лучше уж фонарик с механическим генератором.
rusec
19.10.2015 06:13-1Почему же бесполезно? В реальной жизни частно надо посветить несколько секунд, оглядеться, уточнить, ключ там вставить. Полезно.
Другой вопрос что для этой цели обычно в кармане лежит сотовый или киндл. Мало кто будет покупать и таскать отдельное устройство.
Apazhe
19.10.2015 06:27У этого устройства есть одно полезное отличие от «сотового» или «киндла»: оно начинает работу мгновенно.
rusec
19.10.2015 06:31+4В смысле? Сотовый тоже начинает светить экраном мгновенно, достаточно нажать на кнопку.
Я не про режим фонарика, там вообще моща несравнимая. Просто жмакнуть кнопку включения и подсветить заблокированным экраном — полный аналог.
aik
19.10.2015 09:02+1У меня для этого на брелке висит маленький фонарик, который умеет от usb заряжаться. Правда за два года с момента покупки я его ни разу не заряжал. Плюс у него есть очень полезное свойство — без проблем отщелкивается с брелка и его можно его держать зубами за usb-разъем, когда где-то копаешься, где обе руки нужны.
А этот обязательно одной рукой держать придется.
Quiensabe
19.10.2015 09:33надо думать с языка он тоже тепло сможет снять. Правда там тритий… зато потом фонарик вообще не понадобится, достаточно будет открыть рот)))
Xenotester
19.10.2015 10:09Увы, с тритием такое не пройдёт — нужно ждать дальнейшего развития китайской промышленности.
aik
19.10.2015 10:29Это вам тогда фонарик придётся в рот полностью заталкивать, чтобы языком нужную зону тыкать. :)
Плюс корпус будет быстрее нагреваться, чем когда его в руках держит.
На счет трития — есть же версии без него.
Xenotester
19.10.2015 10:08+1Будьте добры, фото фонарика в студию.
aik
19.10.2015 10:33Вот такой: www.ebay.com/itm/Mini-Torch-0-3W-CU-25Lum-USB-Rechargeable-LED-Torch-Lamp-AE-Flashlight-Keychain-/321811596583?hash=item4aed774527:g:BqoAAOSwT6pVrGum
Брался именно из-за того, что легко снимается с брелка и выключатель у него с фиксатором, а не с кнопкой, которую держать надо.
Archie_RU
19.10.2015 18:28— Walk down street and turn corner.
— Yeah, screw that! I think I’m gonna stay lost.
stalinets
Так откуда возьмётся разница температур для Пельте? И снизу, и сверху ведь одинаково тёплые пальцы руки.
dimao79
Будет как с айфоном — к фонарику будет инструкция, как его правильно держать ))
DnV
Там корпус-радиатор, но похоже без активного охлаждения книжку долго не почитаешь )
dimao79
А толку от радиатора? Фонарь должен или лежать на поверхности когда сверху лежит палец, либо лежать в руке. В первом случае теплоотдача от радиатора будет очень небольшой, во втором — и сам радиатор будет нагреваться теплом руки.
stalinets
По идее конструкция должна была быть такой:
сверху — тёплая сторона элемента, где лежит палец.
Холодная сторона приклеена к сравнительно тяжёленькому оребрённому радиатору, размером где-то с треть кредитки и толщиной в сантиметр (миллиметров 7 толщи металла и миллиметра 3 — высота рёбер).
Затем теплозащитная прокладка, на которой лежат другие пальцы, держащие брелок снизу. Между теплозащитной прокладкой и рёбрами радиатора воздушная прослойка, чтоб там гулял ветер, т.е. теплоизолирующая прокладка прикреплена на радиатор на неких ножках.
Тогда по идее фонарик будет работать — несколько секунд будет гореть ярко, пока не нагрелся радиатор, а потом будет гореть, но уже тускло, за счёт рассеивания тепла с радиатора.
На морозе будет лучше, в жару вообще может не работать.
Кстати, под водой теплоотвод лучше — должен работать хорошо.
Но это всё фантазии на тему. :) А в представленной конструкции непонятно, как же он будет работать.
lostpassword
В комплекте будет баллончик с жидким азотом.
dimao79
Будет радиатор с активным охлаждением — вентилятор на батарейке.
eta4ever
На солнечной батарейке, ага.