Thermal mode stabilization of led thermoelectric modules of cooling

Для стабілізації теплового режиму LED запропоновано використовувати термоелектричні модулі охолодження (TЕMО). Система охолодження працює за рахунок виникнення перепаду температур між гарячою і холодною поверхнями TЕМО. Отримані аналітичні залежності температури гетеропереходу LED від струму живлення TЕМО при різних потужностях LED та при різних значеннях теплового опору системи охолодження.It is proposed to use the thermoelectric cooling modules (TCM) to stabilize the thermal mode of the LED. The cooling system operates due to the temperature difference between the hot and cold surfaces of the TCM. The temperature of the heterojunction of the LED is calculated, depending on its power, the total thermal resistance of the cooling system, the ambient temperature and the cold productivity of TCM

Теоретичний аналіз теплового режиму світлодіода з просторово розділеними джерелом тепла та джерелом холоду

Побудовано теплоелектричну модель світлодіода (СД) з просторово розділеними джерелом тепла та джерелом холоду. Розв’язано систему диференціальних рівнянь, яка включає стаціонарне рівняння теплопровідності та термогенерації Джоуля доповнених тепловими граничними умови третього роду. Розраховано розподіл температури в структурних елементах СД та температура перегріву активної зони залежно від його потужності та параметрів теплопроводу і радіатора. Проведено числовий розрахунок температури активної зони потужного білого світлодіода Gree XR7090WHT.Thermoelectric model of a light diode was built with a spacial separation of the heat and cold source. The differential equations system was solved, which comprises the stationary equation of the heat-conductivity and the equation of Joule thermogeneration. The temperature distribution in the structural elements of LED was calculated and also the temperature of active zone overheating in dependence on the power of LED and the intensity of the heat exchange with the medium. For the numeral estimation a powerful white light diode was chosen – Gree XR7090WHT. It was found out that the light stream can be increased via current increasing, at simultaneous thermal stabilizing of its active zone

Стабілізація теплового режиму світлодіодів термоелектричними модулями охолодження

Для стабілізації теплового режиму LED запропоновано використовувати термоелектричні модулі охолодження (TCM). Термоелектрична система охолодження має ряд переваг у порівнянні з іншими системами, а саме: високу надійність і відсутність рухомих частин, компактність і невелику вагу, малу інерційність і безшумність роботи. Система охолодження працює за рахунок виникнення перепаду температур між гарячою і холодною поверхнями TCM. Побудовано теплову математичну модель термоелектричної системи охолодження. Розв’язано систему рівнянь, яка містить стаціонарне рівняння теплопровідності, рівняння термогенерації та рівняння генерації холоду. Розраховано температуру гетеропереходу LED залежно від його потужності, загального теплового опору системи охолодження, температури навколишнього середовища та холодопродуктивності TCM. Отримано аналітичні залежності температури гетеропереходу від струму живлення TCM різних потужностях LED та при різних значеннях теплового опору системи охолодження. При даній тепловій потужності LED та тепловому опорі системи охолодження знайдено оптимальну величину струму живлення TCM, при якому температура гетеропереходу LED досягає мінімуму. При струмах, близьких до оптимального, термоелектрична система охолодження дозволяє отримувати нижчі значення температури гетеропереходу ніж традиційна. Показано, що застосування TCM дає можливість зменшити температуру гетеропереходу LED до значень, нижчих температури навколишнього середовища. Це особливо актуально в умовах, коли температура середовища близька до критичної температури гетеропереходу. Показано, що ефективність використання TCM знижується при збільшенні потужності LED, температури навколишнього середовища й сумарного теплового опору системи охолодження. При аналізі ефективності роботи системи охолодження слід керуватися не лише параметрами TCM, а й параметрами всієї системи охолодження LED у цілому.It is suggested to use the thermoelectric cooling modules (TCM) to stabilize the LED thermal mode. The thermoelectric cooling system has several advantages over other systems, such as: high reliability and absence of moving parts, compactness and low weight, low inertia and noiselessness of operation. The cooling system operates due to the temperature difference between the hot and cold TCM surfaces. The thermal mathematical model of the thermoelectric cooling system is constructed. The system of equations including the stationary heat conductivity equation, the thermogeneration equation, and the cold generating equation is solved. The temperature of the heterojunction of the LED is calculated, depending on its power, the total thermal resistance of the cooling system, the ambient temperature and the cold productivity of TCM. The analytical dependences of the temperature of the heterojunction on the current supply of TCM at various LEDs and at various values of the thermal resistance of the cooling system are obtained. With the given thermal power of LED and the thermal resistance of the cooling system, an optimal value of the TCM supply current is found, in which the temperature of the heterojunction of the LED reaches its minimum. At current value that is close to the optimal, the thermoelectric cooling system allows to achieve lower value of the temperature of the heterojunction in comparison with the traditional one. It has been shown that the use of TCM makes it possible to reduce the temperature of the heterojunction of the LED to the values that are lower than the ambient temperature. This is especially actual under the condition of the temperature of the medium is close to the critical temperature of the heterojunction. It has been shown that the efficiency of using the TCM decreases with the increasing of LED power, ambient temperature and total thermal resistance of the cooling system. When analyzing the efficiency of the cooling system, it should be guided not only by the parameters of the TCM, but also by the parameters of the entire LED cooling system as a whole

Розрахунок системи термостабілізації світлодіодних матриць тепловими трубками

Тотальне впровадження напівпровідникових джерел світла дозволило різко зменшити витрати електроенергії на різноманітні види освітлення. Незважаючи на високий ККД світлодіодів, майже 70% підведеної електричної енергії перетворюється в тепло. Порушення теплового режиму напівпровідникових джерел світла і їх експлуатація при температурі активної зони більшій критичної (Тс = 125°С) спричиняє деградацію світлових характеристик: зменшується яскравість і світловіддача, погіршується якість кольоропередавання, знижується показник світлової проникності оптичної системи та ін. Ця обставина змушує шукати ефективні шляхи термостабілізації. В даний час для стабілізації теплового режиму сучасних потужних світлодіодних матриць (СДМ) широко використовуються активні системи охолодження. В основі їх роботи лежить примусова циркуляція холодного повітря або рідини в контурі. Однак активне охолодження пов’язане з генерацією шуму. Теплові трубки (ТТ) є одним з найефективніших безшумних методів відбору і перенесення теплової енергії. В роботі з використанням методу електротеплової аналогії побудовано математичну модель системи термостабілізації світлодіодної матриці тепловою трубкою. Розв’язано систему диференціальних рівнянь, що включає стаціонарне рівняння теплопровідності та рівняння термогенерації, які доповнені граничними умовами спряження для теплових потоків і температур. Розраховано розподіл температури в структурних елементах системи термостабілізації залежно від потужності світлодіодної матриці, параметрів теплової трубки й температури середовища. Показано, що система термостабілізації СДМ тепловими трубками має вищу ефективність у порівнянні з системою, яка використовує металеві стержні з аналогічним профілем і площею поверхні. Така перевага зумовлена рівномірним розподілом температури по поверхні ТТ, і ефективнішим відведенням теплової енергії. Доведено, що використання запропонованої системи термостабілізаціїї дозволить збільшити світловий потік СДМ (збільшити світлову потужність) без збільшення температури її активної зони. Це дозволить зменшити кількість СДМ у напівпровідниковому світильнику і його вартість без скорочення терміну експлуатації.Using the method of electrothermal analogy, a mathematical model of the thermal stabilization system of the LED matrix with a heat pipe was developed. The system of differential equations is solved, including the stationary equation of heat conduction and the equation of heat generation, which are supplemented by boundary conditions of conjugation for heat fluxes and temperatures. The calculated temperature distribution in the structural elements of the thermal stabilization system depending on the power of the LED matrix, heat pipe parameters and the temperature of the environment. It is shown that the use of the proposed thermal stabilization system will allow to increase the luminous flux of the LED-matrix (increase the light power) without increasing the temperature of its active zone. This will allow to reduce the number of LED-matrix in the semiconductor lamp and its cost without shortening the service life

dkorobtsov/plinter: 5.3.2

What's Changed Update docs. by @dkorobtsov in https://github.com/dkorobtsov/plinter/pull/16 Full Changelog: https://github.com/dkorobtsov/plinter/compare/5.3.1...5.3.

Визначення області стійкості в площині параметрів та показників якості лінійних дискретних систем автоматичного керування методом D-розбиття

Розглянуто питання побудови межі області стійкості (МОС) дискретних лінійних систем автоматичного керування в площині параметрів системи, які лінійно входять до характеристичного рівняння, та показників якості (ступеня стійкості, ступеня коливності, або коефіцієнта загасання) методом D-розбиття. Представлено розміщені та фіксовані характеристичні рівняння, які використовуються при побудові моделі області стійкості в області параметрів і показників якості. Показано, що показники якості нелінійно входять до коефіцієнтів характеристичного рівняння, тому побудова області стійкості класичним методом D-розбиття неможлива. Розглянуто побудову моделі області стійкості цифрової системи керування станом космічного корабля по одній координаті в площині параметра системи та ступеня стійкості. Ця область стійкості отримана, використовуючи раніше запропоновану авторами методику побудови області стійкості в площині двох параметрів, один з яких нелінійно входить до коефіцієнтів рівняння системи. При цьому включається побудова всієї кривої D-розбиття, особливих прямих і використання штриховки по Неймарк., а також забезпечується комп’ютерна реалізація побудови МОС. Отримане сімейство меж областей стійкості в площині параметра та показника ступеня стійкості при різних значеннях іншого параметра системи, який нелінійно входить до коефіцієнтів зміщеного характеристичного рівняння, дозволяє оцінити, а для значень параметрів на сімействі МОС, визначити показники якості перехідного процесу. Для підтвердження достовірності отриманих результатів для одного зі значень ступеня стійкості визначено корені характеристичного рівняння в межах області стійкості та за межею області стійкості. Показано, що межі області стійкості, відповідає характеристичне рівняння, корені якого розміщені на колі з одиночним радіусом. Значенням параметрів, що знаходяться в області стійкості відповідають корені характеристичного рівняння, моделі яких менші одиниці (система стійка), а значенням параметрів за межею області стійкості відповідають корені з модулями, більшими за одиницю, що характерно для нестійких системThe problem of constructing the boundary of the stability region (BSR) of linear discrete automatic control systems in the plane of the system parameters, which are linearly included in the coefficients of the characteristic equation, and quality indicators of the transient process (stability degree, fluctuation degree or attenuation factor) by the D-partition method is considered. The shifted and fictitious characteristic equations for BSR construction in the area of parameters and quality indicators are introduced. It is shown that the quality indicators are non-linearly included in the coefficients of the characteristic equation, therefore it is impossible to construct the BSR of discrete automatic control system using the classical D-partition method. Constructing of digital control system BSR of spaceship state using one coordinate in the plane of the system parameter- stability degree is considered. The BSR is obtained using the previously proposed by the authors method of constructing the region of stability in the plane of two parameters, one of which is nonlinearly included in the system equation. At the same time, the construction of the entire D-partition curve, special straight lines, and the use of Neimark hatching is excluded, and computer realization of the limit of stability region is ensured. The obtained BSR family in the plane of the parameter and at different values of another system parameter which is nonlinearly included in the coefficients of the shifted characteristic equation makes it possible to estimate, and for the parameter values on the boundary of the stability region of the BSR family, to determine the stability degre

Автономный счетчик тепловой энергии

Автономний лічильник теплової енергії, який для своєї роботи не потребує зовнішнього живлення, містить температурні датчики у вигляді послідовно з’єднаних термоелементів, які знаходяться на джерелі теплової енергії з точкою відліку при температурі оточуючого середовища, який відрізняється тим, що один полюс батареї термоелементів через рідкометалевий низькоомний контакт з’єднаний з віссю, на якій з можливістю обертового руху встановлений металевий диск (ротор), а другий таким же чином з’єднаний з його бічною поверхнею, причому ротор знаходиться в зовнішньому магнітному полі і механічно зв’язаний з дисковим лічильником через вал пристрою