¿Qué tamaño de disipador de calor necesitaría uno para enfriar pasivamente un LED de 100 W?

¡Felicitaciones, ha hecho una pregunta mucho mejor especificada que la mayoría!

El diseño térmico es similar al diseño eléctrico.

Tienes potencia P que tratas como corriente, temperatura T que tratas como voltgae y resistencia térmica Theta. La temperatura ambiente o ambiente se considera como el suelo, todas las demás temperaturas son diferenciales al ambiente. o diferencial (a través de una resistencia térmica).

Tiene una serie de conudidores térmicos que tienen resistencia. El chip LED, la carcasa está adentro y el disipador de calor.

En última instancia, la temperatura en la unión del chip será la
Tamb + P x Theta_jc + P x Theta_ca = P x (Theta_jc + Theta_ca)

Theta-jc es el valor de la resistencia térmica de la unión a la caja que debe figurar en la hoja de datos del fabricante. Generalmente se da en grados C por vatio.
Theta_ca es la resistencia térmica del disipador de calor que necesitará unir térmicamente a la carcasa del chip.

En su caso, necesitará una resistencia térmica Theta_jc + theta_ca de menos de 0,45 ° C por vatio, que es un sumidero bastante masivo. Una que tengo en el trabajo mide aproximadamente 12 “de largo, 6” de ancho y las aletas tienen aproximadamente una pulgada de alto en toda la longitud.

Hablando térmicamente, la mayoría de los chips pueden soportar temperaturas de unión de 125 o 150 ° C, que es considerablemente superior a 200 ° F (93 ° C) que usted enumeró.

El LED de 100 W tiene bastante potencia. ¿Estás hablando de potencia real o solo la salida equivalente?

Aquí hay una parte de la hoja de datos Cree para su chip DA1000
mostrando los requisitos térmicos.

200 F es aproximadamente 93C.
120F es aproximadamente 50C

Entonces, tienes unos 43 grados Celsius para jugar mientras estás quemando 100 vatios.

Por lo tanto, está buscando una resistencia térmica de más de medio grado centígrado por vatio. 0.4 C / watt o menos. (Me convertí a grados Celsius por vatio porque son unidades estándar para hojas de datos, lo que hace que sea más fácil de ver).

Aquí hay un sumidero que tiene una resistencia térmica de 0.5 c / w

SSRHP05 – SCHNEIDER ELECTRIC – DISIPADOR DE CALOR, MONTAJE EN PANEL, 0.5 GRADOS C / W
Quieren $ 77 por ello. Son 150 mm x 150 mm x 90 mm.

Si está dispuesto a relajar sus requisitos, eso podría ser suficiente. Si tiene que tener su rango de temperatura, entonces el siguiente en el mismo sitio web es este:

SSRHP02 – SCHNEIDER ELECTRIC – DISIPADOR DE CALOR, MONTAJE EN PANEL, 0.2 GRADOS C / W

Tiene una resistencia térmica de 0.2c / w que debería darle un factor de seguridad suficiente. Están pidiendo $ 150 por ello. Mide 250 mm x 250 mm x 60 mm

Ese es el principio básico.

Hace un tiempo, estaba trabajando en el diseño de un controlador de motor de CC que pudiera manejar un motor de 90v en muchos amperios para un proyecto doméstico. Terminé no haciéndolo porque los disipadores de calor solos duplicaron con creces el costo del proyecto.

Su diseño suena bien pensado, pero al final no hay suficiente información para saber si es suficiente.

La capacidad de enfriamiento de un disipador de calor se expresa en vatios por grado. Desea poder enfriar 100W (menos la luz emitida, pero lo ignoraré por un momento), a una diferencia de temperatura máxima de 80 F. Por lo tanto, necesita un sistema de enfriamiento con una capacidad mínima de 1.25 W / grado F Puede consultar las especificaciones comerciales del disipador de calor para ver si su diseño calificaría. Al final, sin embargo, necesita un modelado de extremo a extremo bastante sofisticado de su sistema, o simplemente necesita medir el rendimiento a una potencia más baja para ver cómo funcionará a todo volumen.

1 pc hasta 100W Watt LED Disipador de calor de aluminio redondo XXL 10W 20W 30W 45W 50W 100W


Este es el disipador circular más grande que pude encontrar. Estoy ejecutando un Cree CXA 3070 a 40v y 2.5A la temperatura ambiente es 65F, la temperatura de la interfaz es 103F sin ventilador. No lo tengo en un recinto y no se utilizó ninguna óptica. El disipador de calor es de aluminio sólido con aletas. No sé si podría interpolar para una temperatura ambiente de 120F. De ser así, debería darle una temperatura de interfaz de 190F a una temperatura de 120F. Creo que los CXA son 42% eficientes, por lo que el disipador de calor está disipando 58 vatios de calor pasivamente.