Minicilindro LED - Reload
Dopo un anno di sperimentazione LED ecco alcune rettifiche progettuali che è stato necessario apportare al fine di ottimizzare la gestione dell'effetto termico su una mini-vasca cilindrica sperimentale.
Due cose andavano assolutamente fatte:
1) riparare la batteria di LED;
2) riprogettare l'integrazione tra i LED ed il coperchio del mini acquario.
Riparare la batteria di LED
La tripletta di LED contenuta nei 5 cm di striscia devono per forza funzionare insieme: si rompe un LED si spengono tutti e tre.
Non potevo semplicemente sostituire il pezzetto di striscia LED, in primo luogo perché non ne disponevo più di quella tipologia, e poi perché non avrei potuto riacquistarne una quantità così piccola (appena 5 cm); ho tentato quindi un'operazione incredibile: dissaldare il singolo cip rotto per sostituirlo con uno simile prelevato da uno spezzone di striscia LED Blu che non avevo gettato via, proveniente da una vasca marina dove vi erano stati infiltrazioni di acqua salata, nel quale due dei 3 LED della tripletta erano ancora integri.
Riprogettare l'integrazione tra LED ed coperchio
A questo punto era necessario impedire che si riverificassero le condizioni di eccessivo surriscaldamento dei LED, altrimenti il guasto si sarebbe riprodotto nuovamente. Occorreva, quindi, ripensare al modo in cui i LED potevano integrarsi nel coperchio cilindrico; pensai, ad una nuova soluzione che garantisse una più efficiente dissipazione del calore prodotto dai LED ("verso l'esterno"), e nel contempo minimizzasse la cessione il calore verso la piccola massa d'acqua sottostante, contenuta nella piccola vascha; tutto questo andava fatto senza stravolgere, l'impostazione del progetto originale del coperchio in PVC.
Due soluzioni teoriche su cui lavorare:
a) aumentare la distanza tra fonte di luce e superficie dell'acqua,
b) interporre tra "luce" e "acqua" un "mezzo" che lasci passare la luce e non il calore.
Un'applicazione efficiente della prima soluzione non era proponibile senza riprogettare e realizzare un nuovo coperchio, con risultati decisamente antiestetici che (variando le distanze) avrebbero comunque comportato il rivedere la composizione della batteria di LED. Non potevo quindi che lavorare sulla seconda opzione.
Ho avuto modo di rilevare che interponendo tra i LED e la superficie dell'acqua una sottile lastrina di policarbonato (appena 2 mm di spessore) comporta la perdita tra l'8 ed il 15% del flusso luminoso. Di seguito il risultato dei test effettuati su una vasca più grande (la Wave 30lt) per la quale ho progettato e realizzato illuminazione LED. Nello specifico ho isolato dall'acqua il gruppo LED con una lastra di policarbonato trasparente; le misurazioni sono state fatte utilizzando un Luxmetro professionale.
L'idea è stata quella di collocare i LED all'interno dell'intercapedine del coperchio che ospita i collegamenti elettrici;
Negli schemi sottostanti rappresentati i Flussi ed il particolare dell'intercapedine dove ospitare i LED:
In questa nuova posizione i LED potranno irraggiare la luce verso il basso attraverso una apertura praticata sul fondo del coperchio da proteggere con una lastrina di policarbonato trasparente, ovviamente accettando una discreta attenuazione del flusso luminoso. Eccone la realizzazione:
Questo soddisfa certamente il requisito "b)" ma in questa nuova posizione i LED non avrebbero modo di dissipare il calore prodotto, con un conseguente aumento della temperatura, sino a superare il limite max raccomandato dal produttore (temperatura di esercizio = 40°C).
Mi viene in mente la soluzione adottata sui dispositivi Apple, su specifica richiesta di Steven Job, per eliminare le rumorose ventole: lo chassis in alluminio. Posseggo un iPAD ed un MacBook Air e non posso che constatare quanto un'idea così semplice sia in effetti anche brillantemente funzionale: in pratica anzichè concentrare il calore in una zona metallica circoscritta, da sottoporre ad un flusso d'aria per abbassarne la temperatura, l'idea è proprio quella di estendere al massimo la superficie di contatto tra la zona calda e l'aria facendo sì che tutto lo chassis metallico funga da grande, discreto ed elegante sistema di raffreddamento.
Quindi la mia idea è di "saldare" con del silicone le strisce LED su una lastra di alluminio con superficie la più ampia possibile, sino ai limiti di quel che può essere contenuto all'interno del coperchio cilindrico in PVC. Eccone la realizzazione:
Una volta fatte le modifiche al coperchio cilindrico disassemblato nelle due componenti principali, questo è pronto ad ospitare al suo interno la lastrina d'alluminio quale supporto termoconduttivo per i LED. Eccone la vista assemblata:
Ed ecco i test di accensione del gruppo LED, distinta nelle due macro fasi pensate per la gestione del fotoperiodo: Fase diurna composta da 3 LED Rossi, 3 LED Bianco Caldo, 2 LED Bianco Freddo - 1 LED Blu (Fig. 14) e fase "Pre-Notturna" composta da 3 LED Blu (Fig. 15).
Tutto è pronto per ricollocare il coperchio modificato sulla vasca cilindrica. Ed eccone il risultato:
Conclusioni
Anche per pochissimi LED, impiegati in piccolissime vasche, è essenziale porre molta attenzione ai problemi legati alla dissipazione termica, sia per preservare la longevità dei stessi LED, sia per impedire l'eccessivo surriscaldamento dell'acqua della vasca.
Buon uso dei LED a tutti Voi.
By ValerioSub
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