Пользователь YouTube Samm Sheperd на днях выложил видеозапись с демонстрацией работы своего самодельного фонаря на 100000 люмен. Мощность системы — 800 Вт. Сделал он его самостоятельно, добавив самодельную же систему охлаждения из бутылки с водой, водяного насоса, ПВХ-трубок и радиатора с кулером.
В фонаре использованы светодиоды на 100 Вт каждый, плюс линзы (автор их приклеил эпоксидкой и убрал затем выступающие части). Светодиоды соединены параллельно, каждый снабжен керамическим резистором на 1 Ом. Корпус создан из алюминиевых планок и деревянной площадки. В процессе сборки использовалось большое количество суперклея и эпоксидки.
Название видео говорит нам, что фонарь генерирует луч яркостью в 100000 люмен. Это действительно так, несмотря на то, что на видео сразу показано всего 8 светодиодов яркостью в 9000 люмен каждый. Дело в том, что после сборки девайса автор добавил еще три светодиода, доведя его общую яркость до 100000 люмен (спасибо автору комментария). При этом луч довольно широкий, в отличие от узкофокусных мощных фонарей, с которыми сравнивается эта самоделка.
Что касается аккумуляторов, их емкость не указана, но в комментариях автор говорит, что общая продолжительность автономной работы фонаря составляет около 6 минут. Вода в системе нагревается до 82 градусов Цельсия.
А вот и демонстрация этого чуда техники:
Комментарии (54)
25080205
02.05.2016 14:09+1Да и светодиоды «на 1000 Вт каждый», вероятно, должны лишиться одного нуля…
ABy
02.05.2016 14:12+1В видео он говорит, что напряжение от 3 соединенных последовательно батарей 36 вольт.
Значит на резисторе у него выделяется 36В*(36В/1Ом) = 1296 Вт, те. больше чем на диоде!
Ocelot
02.05.2016 14:20На резисторе падает не 36В, а только (36 минус напряжение на диодной сборке). Но в любом случае КПД оставляет желать лучшего.
ABy
02.05.2016 14:35Вы правы, глупость написал. Погуглил 100W диоды:
Input voltage: 32-34Vdc
Power: 100W
Input Current: 3000MA
Допустим, у него ток, как положенно 3А, занчит 3А*(3А*1ОМ) = 9Вт, те ~10% от мощности светодиода.
GreyPhantom
02.05.2016 14:12+10По моему- это не фонарь, а чайник с подсветкой…
ABy
02.05.2016 14:28+1Кстати, мне кажется, было бы эффективней для отведения тепла использовать фазовый переход — испарять воду а атмосферу. Все равно система из статьи не слишком эффективна, поскольку теплоотвод упирается в итоге в размеры радиатора, а это не намного лучше, чем просто посадить диоды на радиатор. Есть конечно некорорый выйгрышь в первые минуты за счет высокой теплоемкости воды.
А если мы испаряем воду, то радиатор в принципе не нужен, как и помпа, все тепло будет уходить вместе с паром. Конечто 100С несколько многовато, но 82С с потенциальным достижением 100С не на много лучше. Только нужно воду не забывать доливать и не обжечься паром:)
Sun-ami
02.05.2016 19:37Для светодиодов при температуре выше 50C при повышении температуры на 20C срок службы уменьшается в несколько раз. Для некоторых светодиодов — в 2 раза на каждые 5C (то есть в 16 раз на 20C). Так что 82С — это намного лучше, чем 100С, тем более что в начале работы температура ниже.
MichaelBorisov
02.05.2016 20:51Для испарения воды не обязательно ее кипятить. Человек выделяет пот, чтобы охлаждаться за счет его испарения, и происходит этот процесс при температурах значительно ниже, чем 100С.
А еще посмотрите: градирня
ABy
02.05.2016 21:15Да, высокая температура кипения все портит, а испарять спирт не очень практично. Я тут прикинул, что если просто нагревать 2 литра воды без всякого отведения тепла и принять мощность, выделяемую в виде тепла этим светильником равной 1000Вт, то за 6 минут вода нагреется не более чем на 43 градуса. Тоже вполне себе вариат, если устраивает такой вес устройства.
Sun-ami
03.05.2016 00:01Можно еще попробовать снизить давление в испарителе при помощи мощной помпы, тем самым снизив температуру кипения воды градусов до 70..75.
25080205
03.05.2016 03:10А можно «снизить давление в испарителе при помощи мощной помпы», а потом загерметизировать полученную систему, установить конденсатор и откачивать пары из испарителя. Если при этом использовать не-воду, так и совсем хорошо будет. Возможно, когда на теплоотводе у диодов будет -50, им станет несколько легче работать, появится возможность разгона.
Demon_i
02.05.2016 19:50Как-то слабо верится рассуждениям человека, использующему слово «выйгрышь»
MichaelBorisov
02.05.2016 21:01С физической точки зрения он прав. Подход имеет право на существование. См. «градирня». Только для данного конкретного фонаря это ненужное усложнение системы, т.к. теплоемкости воды и так хватает для приема тепла за время разряда аккумуляторов.
MichaelBorisov
02.05.2016 20:50поскольку теплоотвод упирается в итоге в размеры радиатора
Сомневаюсь, что этот радиатор с вентилятором вообще нужен в этой системе. Он что, сможет рассеять 800Вт тепла? Там скорее всего все тепло идет на нагрев воды, за счет высокой теплоемкости на 6 минут работы хватает той воды, что в системе. А вентилятор уносит мелочь, каких-нибудь ватт 60-100.Sun-ami
02.05.2016 23:49А ему и не нужно рассеивать 800Вт. При КПД светодиодов с резисторами 40% 320Вт уйдёт в световой поток. Рассеивать нужно 480Вт. Радиатор вероятно рассчитан на охлаждение процессора с мощностью 125 Вт с температурой кристалла до 70С, здесь же температура выше. Хотя радиатор действительно маловат — 82 градуса — это много. Для такой конструкции наиболее оптимальный режим работы фонаря — прерывистый. Посветил — охладил воду.
Bot_0002
02.05.2016 14:23А еще писали что у светодиодов очень высокий КПД. Глядя на этот реактивный чайник, мало верится.
Ocelot
02.05.2016 14:48+1Высокий по сравнению с лампами накаливания. А так всё равно больше половины мощности — в тепло.
ABy
02.05.2016 14:56+1Если не ошибалюсь, процентов 88 в тепло.
ABy
02.05.2016 15:04Вот что нашел в вики:
>Квантовый выход для большинства полупроводниковых структур не превышает 50 %. Пока что самый высокий уровень эффективности достигнут у красных светодиодов и составляет чуть больше 60 %Ocelot
02.05.2016 15:12+2Думаю, в качестве пузомерки нужно брать не КПД, а светоотдачу, причем нормированную по функции чувствительности глаза. Что толку от супер-эффективного красного диода, если в его свете почти ничего не видно?
qrck13
02.05.2016 14:55С виду — там довольно мелкая бутылочка для воды, емкостью 0.3л, наполненная на 2/3, т.е. где-то 200мл охлаждающей жидкости.
За 6 минут — нагрелось до 82 градусов, допустим с 22 градусов, т.е. потрачено примерно E=4200*0.2*60 = 50.4 кДж энергии, делим на 360с — 140Вт теряется на всей системе, из 800. КПД — 82.5%. Это конечно не 99.99%, но очень неплохо.Ocelot
02.05.2016 15:00Не бывает светодиодов с КПД 82%. Вы не учли, что энергия не только идет на нагрев воды, но и рассеивается в воздухе. Там радиатор стоит с вентилятором, вода только переносит тепло от светодиодов к нему.
no1D
02.05.2016 15:00Самые ходовые китайские стоваттные модули имеют эффективность где то 75-90 люмен на ватт на полной мощности. Если использовать например 18 штук Cree XHP70 то ту же яркость можно получить при 600Вт мощности.
Sleepwalker_ua
02.05.2016 22:25+1Все в мире относительно. ЛН дает примерно 10-20лм\вт, в зависимости от типа. спектра и срока службы. Светодиоды, даже самые убогие, уже вполне дают 90-100лм\вт, лучшие cree подобрались к планке 170лм\вт, за вменяемые деньги можно взять матрицы с отдачей 120...130лм\вт. Т.е. разница может быть пятнадцатикратной для лучших образцов и примерно восьмикратной для среднестатистических. Срок жизни опять же выше, чем ЛН, правда, при правильном температурном режиме.
А так-то да, КПД светиков в целом не фонтан, много тепла надо отводить. Тут бы либо высокотемпературные кристаллы, которые себя и при ~200 градусов норм чувствуют (маленький, горячий радиатор эффективнее чем маленький и теплый), либо дальнейшее улучшение светоотдачи, чтоб до ~250-300лм\вт дойти хотя бы.
saege5b
04.05.2016 12:20Теоретический предел эффективности для белого светодиода 270-320 (если память не изменяет) люмен на ватт.
Сейчас уже спокойно можно организовать освещение с практическим выходом в 180-200 Лм/Вт. И с охлаждением всё спокойно. Правда, габариты световой панели будут внушать.
Лабораторно добивались КПД больше 1, но там пикоАмперы и пикоЛюмены…
А тут, скорее всего вау-эффект.
Это как комп разогнать для таблицы рекорда. только загрузить систему и выкатить результат.
voxy2
02.05.2016 15:53Эффективность светодиодов можно увеличить на 20 — 30% уменьшением тока в 2-4 раза от номинального.
Да, это будет дороже, но зато не надо будет " городить" систему охлаждения. Да и эффективность " свежих" недорогих чипов ( например от Рефонда или Хонгли ) уже перевалила за 150 Лм\Вт.
cyberly
02.05.2016 20:26Да, мужик похоже не заморачивался техническим совершенством. И получилась у него самая большая в мире китайская диодная лента. Весело, прикольно, но не более того.
Arxitektor
02.05.2016 22:27Современный акк на 1500-1800 мАч
на 4 банки.
с рейтингом 60-80 С
может отдать 80А тока непревывно.
разрядиться таким током где-то за 1,5 мин.
Vjatcheslav3345
02.05.2016 23:41Этот фонарик был бы к месту, в руках героев, в фильме «Темнота наступает» (англ. Darkness Falls) — Зубной Фее пришлось бы как следует попотеть, чтобы обзавестись трофеями!
Могли бы герои фильма в принципе собрать такой фонарь?
Mad__Max
03.05.2016 02:19Название видео говорит нам, что фонарь генерирует луч яркостью в 100000 люмен. Правда, тут автор чуть приукрасил, реальная яркость все же чуть меньше, и составляет 72000 люмен. В самом начале ролика об этом рассказывает и сам мастер.
В конце он таки довел уровень до 100 000 прилепив сверху еще 3 светодиодных сборки в добавок к 8 изначальным. Потому видео и обозначено в 100 000 люмен.
Mingun
03.05.2016 12:16Тут вопрос в том, какой конструкцией он светит. Если изначальной на 8 светодиодов — то всё же значит приукрасил.
Shpiler
04.05.2016 00:31Чуваку надо залить эту штуку эпоксидкой целиком и податься в дайверы. Заодно охлажденим можно не заморачиваться. А заряжать индукционной катушкой. На глубине 40 метров такой свет был бы очень кстати
kumbr_87
04.05.2016 09:08Т. е. зная что накамерная вспышка излучает около 100 люмен на ватт и зная что мощность накамерной вспышки около 50 ватт получаем что мощность вспышки 5000 люмен. Точно не знаю но примерно продолжительность пыха вспышки 1/500 секунды итого получается 5000*500=2500000 люмен/секунду т. е. если взять 25 таких светодиодных фонарей то можно заменить накамерную вспышку постоянным светом?
И еще вопрос, обычно светодиоды могут дать гораздо больше света в импульсном режиме без негативных последствий для кристала, сколько навскидку мог бы дать один такой 100 000 люмен фонарик в импульсе?
BigBeaver
04.05.2016 10:04Вспышка в джоулях обычно задается — там вовсе не 50Вт, и формулы у вас странные, мягко говоря (не сходятся по размерности)
kumbr_87
05.05.2016 10:04опечатался по поводу ватт в вспышке, конечно дж. По поводу размерности понимаю что не сходится но не нашел более подробных данных по вспышкам, поясню расчет, в интернете попалась информация где говорилось что лампы используемые во вспышках дают порядка 100 люмен на дж, но с поправкой что этот световой поток излучается не за секунду а за время импульса, для накамерных вспышек это около 1/1000-1/500 секунды, возьмем большее значение и вычислим поток за секунду, получим в момент импульса световой поток 100*50*500=2 500 000 люмен в секунду. Т.е. чтобы излучить за секунду светодиодным фонарем в 100 000 люмен потребуется 25 таких фонарей.
Буду признателен если посчитаете более корректно т. к. я никогда не был силен во всех этих люменах, люксах, канделах и прочих, но очень уж интересно сколькими такими фонариками можно заменить пых накамерной вспышки :)BigBeaver
05.05.2016 11:43Давайте определимся: отношение светового потока принято к мощности считать — 100 Лм/Вт. Но энергия вспышки в джоулях — 100 Дж (допустим).
В принципе, это не ломает вышу логику рассуждения про связь с длительностью, просто для порядка. Первый рассчет был аналогично верным (по крайней мере, численно) — меня просто смутила ошибка в исходных формулировках, а сам посчитать поленился…
Теперь про замену вспышки на свет.
1 — Если это нужно с целью фотографирования, то нужно для фонарей считать время экспозиции, а не длительность вспышки (длительность вспышки, как правило, меньше выдержки.).
2 — Для съеки в статике часто используются и более медленные вспышки (1/200 уже неплохо).
3 — Для съемки быстродвижущихся объектов важна именно длительность импульса (спортивная съемка и тд).
25080205
04.05.2016 11:20Импульсная лампа создает на вплотную расположенных черных предметах явственное подгорание. А фольгу ощутимо подкидывает световым давлением. Если иметь такую мощность на постоянку, наверное, можно неслабо позажигать.
saege5b
04.05.2016 12:29а мощные матрицы бумагу на небольших расстояниях (до 10-15 см) и так зажигают, и пластик плавят.
Sleepwalker_ua
05.05.2016 21:27в импульсе да, для некоторых светиков раз в 10 выше номинала даже бывает. но там длинна импульса — единицы микросекунд..
Вот у меня например, для недавней поделки на работе ставились такие вот светики
http://kosmodrom.com.ua/pdf/OSPW5111P.pdf
у них импульсный ток всего в 1,5 раза выше номинала, при длине импульса максимум в 10мс и не более 10 импульсов в секунду.
Hellsy22