[Termi87]

Quoto rami, lo sappiamo bene che il calore si trasmette per irraggiamento, convezione e contatto: proprio per questo è giusto che ci sia l'aria.
Mi sembra banale: se fai il vuoto il calore può essere diffuso solo mediante irraggiamento. Togli completamente la convezione che seppur minima è calcolata e tenuta in considerazione dai costruttori.
I led dissipano il loro calore sulla barra di alluminio, la quale dissipa poi in ambiente per irraggiamento e convezione. E la quota di calore dissipata per convezione non è poca, essendo di fatto la barra di alluminio un dissipatore...

Tu prova a mettere sotto vuoto il tuo computer, vediamo quanto dura :D

Tanto per fare un esempio, i pannelli solari termici ad alta efficienza hanno la serpentina di rame sottovuoto. Questo aumenta enormemente l'efficienza e la temperatura del tubo di rame perché il calore può entrare e uscire solo sottoforma di irraggiamento e non c'è dispersione per convezione. Se non fossero sotto vuoto i tubi cederebbero gran parte del loro calore all'aria circostante.

Considerando poi che la quota di calore ceduto per irraggiamento dipende in modo esponenziale dalla temperatura, a temperature così basse come quelle di un led, la quota di calore ceduto per irraggiamento probabilmente è anche minore rispetto a quella ceduta per convezione..

Mettere una barra a led sotto vuoto significa bruciarla velocemente

[rami]

Termi ha centrato perfettamente il problema, ma se vogliamo proprio spaccare il capello in 4 si può fare qualche altra precisazione:
1) Anche chiudendo il tubo elimini la convezione perché l'aria calda dentro il tubo non può uscire, e si raffredda per conduzione sul tubo esterno.
2) Per come è strutturato il sistema, raffreddamento efficace deve avere una forte componente di convezione. Posso anche raffreddare la striscia per conduzione su una griglia metallica ma quella poi deve essere a contatto con l'aria su una grossa superficie, per dissipare bene.
3) L'irraggiamento va come T^4, a 40 gradi centigradi non è che sia poi così competitivo.

Quindi se metti un led dentro un tubo chiuso, senza un opportuno sistema di raffreddamento, che deve essere un contatto esteso con un buon conduttore rischi di fare danno. Sia che il tubo sia pieno di aria, sia che sia con il vuoto.

Per nostra fortuna stiamo parlando di strisce led; quindi:
1) grandi superfici (i.e buona dissipazione)
2) potenze non eccessivamente elevate
Quindi puoi mettere il led nel tubo; ma sta sicuro che ne riduci, non so dirti di quanto, la vita media. E il fatto che sia sotto vuoto o in aria non è rilevante.
Ma metterlo sotto vuoto:
1) E' difficoltoso
2) E' temporaneo
3) Causa stress al tubo stesso e alle chiusure. Stiamo sempre parlando di 1Kg/cm^2.

Se parlassimo di led di potenza, mettere uno di quei led in un tubo, per di più sotto vuoto, senza pensare a quello che si sta facendo, e senza predisporre opportuni contatti, sarebbe una mossa alquanto discutibile, se non rischiosa.

[willymarconi]

Rami complimenti per la tua laurea, ma non è necessaria per comprendere semplici concetti che si apprendono alle superiori.
cerco di far capire cosa intendo, in modo molto semplice e leggero non professorale
lo scambio termico per conduzione (dissipatore) in un tubo chiuso non ci interessa, sarebbe un suicidio e su questo penso siamo d'accordo.
Non deve esserci convezione, semplicemente perchè nel nostro caso o anche nel caso di una stanza con una fonte di calore all'interno, la convezione richiede un equilibrio termico prima di diventare fonte di calore il tubo stesso o la stanza stessa e passare il calore all'esterno
equilibrio termico significa che prima di avere il fenomeno sopradescitto tutto all'interno del tubo deve aver raggiunto la temperatura della fonte di calore stessa
quindi, il led emette 40 gradi, l'aria all'interno del tubo si scalderà fino a 40 gradi le pareti del tubo idem ed a quel punto questo tutto diventa elemento convettivo a sua volta, e disperdere il calore prodotto dall'intero corpo in aria che è un pessimo conduttore termico però hai una temperatura elevata in tutto il corpo (led aria e tubo) ed uno svantaggioso (per i led)scambio termico.
Con l'irraggiamento il calore fa un salto, detto in maniera semplice e l'irraggiamento lo pui avere solo in vuoto, mi viene solo l'esempio del sole, che arriva alla terra scaldadola per irraggiamento, nello spazio cè il vuoto ed è parecchio freddo, quando la radiazione termica penetra l'atmosfera, come per magia il calore arriva e la terra si scalda.
i led sono il sole, lo spazio tra i led e la parete del tubo sono lo spazio celeste, la parete interna del tubo l'atmosfera e quello che viene dopo la parete esterna del tubo la terra.
è ovvio che la quantità di calore nello spazio del tubo dipende dalla quantità di vuoto che viene prodotto all'interno, ma in ogni caso anche in sola assenza d'aria, senza tirare il vuoto spinto sarà sempre più freddo che in presenza d'aria.
Quanto sarà più freddo?, se ne vale la pena o meno non mi interessa, solo con quello detto sopra in maniera semplice e facilona, mi da sicuramente più sicurezza il vuoto che la presenza d'aria.
anche se a 40 gradi l'irraggiamento non è cosi competitivo è sempre meglio della convezione e ciò mi basta è, anche se piccolo, un gradino di sicurezza in più.
Il vuoto spinto siamo d'accordo che stressa il tubo, ma dicevo anche che per avere irraggiamento basta togliere il fluido, a pochi millibar di sottopresione lo hai gia tolto e non stressi il tubo
se hai anche un solo cm3 di aria hai convezione.
ovvio che tutto questo non può essere applicato a led di una potenza elevata, o meno potrebbe esserlo, ma servirebbe fornire altre condizioni di irraggiamento, vuoto molto più vuoto ecc
Non è temporaneo il vuoto se la chiusura è realizzata bene, immagina un tubo metallico con due tappi dello stesso materiale saldati, dentro questo tubo fai il vuoto, perchè dovrebbe essere temporaneo?
Se non ci sono pori resta in eterno, dilatazioni termiche? saldandolo i tre pezzi (tubo e due tappi)
diventano corpo unico e le dilatazioni sono solidali, succede lo stesso nel plexiglass o nel pvc o in qualunque altro materiale, saldato, il metallo lo saldi portando a temperatura di fusione la giunta da saldare scioglieno altro metallo sulla giunta stessa, con la plastica è la stessa cosa solo che invece di apportare altro metallo apporti altra plastica.
in conclusione dentro al tubo NON voglio la convezione perché significa avere l'aria all'interno ed il tubo stesso alla stessa temperatura, quindi nessuna dissipazione o limitata
Voglio l'irraggiamento perché anche se in misura minima fa saltare il calore dal led alla parete del tubo lasciando una intercapedine tra led e tubo relativamente fredda
e tra le due preferisco la seconda
Per le condizioni d'uso a cui mi riferisco (sottocoperchio) credo che sia una ottima soluzione e ottimo compromesso per fare durare a lungo i led.
è logico che, e mi ripeto, in caso vasca aperta o con circolazione d'aria tutto quello detto fino ad ora non ha più alcun senso.

[rami]

Nel tuo post ci sono un'infinita di errori:
La convezione NON è all'equilibrio termico, per definizione.
Dentro un tubo chiuso la convezione avviene solo all'interno del tubo e lo scambio con l'ambiente è limitato.
L'irraggiamento toglie energia al corpo che irraggia A PRESCINDERE dal fatto che ci siano altri corpi ad assorbirla.
NON SERVE che ci sia il vuoto affinché l'irraggiamento sia efficace. Basta che il mezzo in cui è immerso il LED non assorba o assorba poco.
Se il tubo assorbe energia per irraggiamento è solo un danno, più trasparente è all'infrarosso e al visibile e meglio è.
Il vuoto statico non esiste. TUTTI i materiali hanno microcavità che lasciano passare i gas (specialmente quelli più leggeri). Per tenere un vuoto passabile servono le pompe!
Per togliere il 90% del vapore acqueo devi togliere il 90% dei gas (questo può non essere del tutto preciso, a seconda della pompa che usi); togliere il 90% del gas (ed è un vuoto pessimo!) vuol dire che il tubo deve sopportare 900g/cm^2.
La conduzione per effetto joule è il modo migliore di togliere calore al led.

Non voglio sembrare antipatico, ma ti assicuro che le basi fisiche su cui basi il tuo ragionamento sono assolutamente errate.

Lo so che sembra che io sia arrogante, ma cerco solo di essere chiaro e ho dato le mie credenziali solo per far capire che parlo con cognizione di causa; queste sono le cose che faccio ogni giorno. Credimi se ti dico che stai sbagliando di brutto.

[willymarconi]

http://www.iuav.it/Ateneo1/docenti/a...04-/13_cap.pdf

http://www.iuav.it/Ateneo1/docenti/a...4-/11_CAP1.pdf

http://www.iuav.it/Ateneo1/docenti/a...04-/12_CAP.pdf

sono d'accordo che il miglior metodo è la conduzione, ma in questo caso NON possiamo usarla.
secondo te il vetro l'acciaio il plexiglass hanno microporisità che non tengono il vuoto ?
se lo dici tu.... ho visto un impianto frigorifero parcheggiato da due anni in vuoto a - 500 millibar
senza spostarsi minimamente.........
rimango comunque fermamente convinto della bontà del metodo, che frà l'altro sto provandolo personalmente da due anni.
sarò anche stupido, ma cosi la penso
------------------------------------------------------------------------
meno 500 millibar

[rami]

500 millibar non è vuoto. Sarà si e no la pressione a 3000-4000 metri di quota. Se il vuoto fosse eterno anche le lampadine a incandescenza lo sarebbero. Io comunque ho criticato le tue affermazioni sull'irraggiamento e la convezione.

Inoltre non capisco l'utilità di avere 500mbar, che non è un vuoto accettabile per nessun tipo di applicazione, ne tantomeno capisco l'utilità di qualsivoglia livello di vuoto in questo caso.

Tutte le tue argomentazioni a favore dell'uso del vuoto sono errate.

Comunque in questo caso specifico mettere il sistema sotto vuoto non genera particolari controindicazioni, quindi liberissimo di farlo.

Se fosse possibile, mi piacerebbe sapere la tecnica che utilizzi per mettere sotto vuoto, e una stima della pressione all'interno del tubo :)

[willymarconi]

Non lo faccio io
ho solo acquistato un paio di tubi da chi li fa ho chiesto e mi sono documentato e ho trovato il sistema ottimo e ne ho conferma.
Secondo me l'errore che fai è quello di ragionare in termini assoluti
che TUTTI i materiali abbiano porosità ammettiamo pure sia vero, il mantenimento del vuoto dipende ovviamente da tali porosità, il vetro o il plexiglass hanno sicuramente meno porosità dl legno.
Per vuoto statico credo tu intenda un vuoto che si mantiene in eterno, ma a noi non servee che si mantenga in eterno o sbaglio? ci serve che si mantenga per tutta la vita o quasi dei led e direi che materiali in grado di mantenerlo per tale periodo esistano appunto vetro e plexiglass per citarne un paio.
l'equilibrio termico non esiste è vero perche qualunque corpo continuerà a cedere calore e l'equilibrio termico si avrebbe solo quando tutta l'atmosfera che ci circonda tutta la terra e tutto ciò che è sulla terra di solido gassoso o liquido ha raggiunto la stessa temperatura e fermandoci qui.......cosa impossibile
però dentro al tubo e il tubo stesso,
nal loro piccolo, gli elementi che lo compongono (tubo aria o gas inerte che sia i led) si trovano , quando spenti, in equilibrio termico con l'ambiente esterno e credo tu sia d'accordo nel momento in cui li accendi si produce calore questo calore per convezione, se cè aria o gas, inizierà a scaldare l'aria e il tubo stesso, raggiungendo "un equilibrio termico" nel suo piccolo, praticamente tutto il blocco alla stessa temperatura, dopodiche diventerà lui stesso elemento convettivo e cercherà di raggiungere l'equilibrio termico con il resto del mondo, cosa impossibile.
rimane il fatto che tutto il blocco del tubo si trova a temperatura elevata e che il calore prodotto dal tubo stesso se ne andrà per convezione verso l'ambiente esterno, abbiamo una trasmissione termica sicuramente anche in queste caso alle condizioni soprascritte.
se tutto questo si riesce a fare per irraggiamento e si riesce a fare il famoso salto di cui parlavo nel post precedente, avremo una temperatura minore all'interno del tubo, rispetto a qualla che avremmo in presenza d'aria, che poi questa differenza non sia al'altezza delle aspettative di un ragionamento in temini assoluti, a causa della impossibilità di fare un vuoto spinto, ci può stare, ma come si dice dalle mie parti meglio poco di niente

[willymarconi]

intendevo meno 500 millibar e forse è possibile spingersi più in giù questo dipende dalla resistenza strutturale del tubo e, non da poco il vantaggio di essere cilindrico per un uniforme esercizio della pressione atmosferica

[rami]

A questo punto visto che non riesco a spiegarmi facciamo due conti:

Ipotizziamo di avere una barretta led di 50 cm in un tubo di vetro, di raggio 1 cm e lungo 50cm, chiuso, pieno d'aria secca a pressione atmosferica alla temperatura di 300k.

Il Volume di aria sarà 0,15l che corrispondono circa a 0,2 grammi di aria. La capacita termica di questa aria è 0,2 J/K cioè pari a quella di 0,05 grammi di acqua! IRRILEVANTE!

L'attenuazione, della radiazione emessa dal led (e quindi l'assorbimento), causato da questo strato di aria è dello 0,00001%; tale valore si riferisce all'assorbimento mediato sulla radiazione emessa ipotizzandola come corpo nero a 5700k e non è specifica per una determinata lunghezza d'onda. Non riporto i conti poiché li ho fatti estrapolando da dei dati di letteratura ed è una cosa abbastanza complicata. IRRILEVANTE!

Infine la conducibilità termica è 0,026 W/m*k (dato di letteratura). Che ci porta a ben 1,6W di energia trasmessa e quindi dissipata (se ci fosse il vuoto sarebbe 0 ).

La penetrazione dell'umidità dipende dal gradiente di pressione parziale di vapore acqueo dentro e fuori il tubo, quindi, da questo punto di vista, non cambia nulla se il tubo è pieno di aria secca o è vuoto.

QUINDI FARE IL VUOTO E' INUTILE; e di sicuro avere 1 atm o averne mezza (come ipotizzi tu) non cambia proprio nulla.

Per quanto riguarda la possibilità di tenere una condizione di vuoto per anni, senza l'ausilio di pompe, se si parla di basso vuoto, forse si può fare (industrialmente però non certo a casa). Se parliamo di vuoti seri, te lo puoi scordare, pure per un paio di giorni.

Spero di averti convinto, e se non l'ho fatto ci rinuncio!

P.S. sono conti veloci e abbastanza approssimativi, ma gli ordini di grandezza sono corretti e i dati parlano molto chiaramente; non c'è spazio per le interpretazioni.
------------------------------------------------------------------------
non so perché siano comparse tutte queste faccine .. io avevo messo gli apostrofi

[willymarconi]

Ok
Decisamente non ci capiamo
Fa lo stesso io rimango della mia idea
Grazie delle interessanti lezioni
------------------------------------------------------------------------
A questo punto potrai spiegarci tu come isolare correttamte i tubi e smaltirne il calore alle condizioni ambientali di sottocoperchio
------------------------------------------------------------------------
Isolare i led scusate