Тест новинки - фонаря Thrunite Catapult V5 тепловизором
О чем не расскажут производители
В нашей лаборатории успешно работает камера-тепловизор Testo 875i. Раньше мы использовали его только для своих собственных исследований и испытаний, но с этим обзором мы решили открыть новый формат обзоров фонарей: тепловизионное исследование.
Почему это важно?
В последние годы мощность выпускаемых разными производителями фонарей колоссально выросла и продолжает расти. Если в 2007 году светодиодные фонари имели в лучшем случае 3-ваттные светодиоды с "потолком" 140-150 люмен, то в 2014 уже встречаются модели с 20-ваттными диодами на 3000, 4000 люмен. Некоторые производители даже в погоне за лишней сотней люмен перегружают светодиод, подавая на него ток выше предельно допустимого.
Современные светодиоды очень яркие, эффективные и прочные, но достаточно уязвимы в тепловом плане. Чтобы светодиод работал долго, от него нужно отводить избыточное тепло, выделяемое при работе. Отвести 1-2 ватта тепла проблемы не составляет, для этого достаточно посадить светодиод на небольшую металлическую плату. А с отводом 20 ватт уже могут возникнуть сложности.
Если светодиод установлен на серьезное алюминиевое или медное основание, прилегает к нему всей плоскостью, а от этого основания тепло равномерно отводится на корпус - светодиод не перегреется и прослужит долго. Косвенный признак хорошего теплоотвода - фонарь быстро и сильно греется при работе. Схематично хороший теплоотвод выглядит следующим образом:
Если же теплоотвод недостаточен - светодиод перегревается, его температура превышает эксплуатационные показатели и он быстро деградирует, прослужив вместо расчетных 50 000 часов в десятки раз меньше, и сильно снизит яркость со временем. Косвенный признак плохого теплоотвода - фонарь после включения долго остается холодным.
Большинство продающихся сейчас фонарей разработано в Китае, и, как показывает практика, китайские инженеры, да и европейские тоже, в подавляющем большинстве случаев не уделяют должного внимания теплоотводу. По факту, единственная лаборатория из более чем 20 фабрик, которые мы посещали, оснащенная тепловизором, встретилась в офисе EagleTac.
К сожалению, конструкция теплоотвода скрыта от покупателя, и неподготовленному человеку сложно оценить, как разработан фонарь.
Более того, сейчас на рынке присутствует множество мощных, но недорогих китайских фонарей, продающихся чуть ли не по цене светодиодов, в них установленных. Эти производители экономят на всем, а теплоотвод требует серьезного инженерного подхода, много металла и использование дорогого оборудования, в результате чего выпускаются поделки, в которых светодиод в буквальном смысле висит в воздухе.
Технология
Тестирование происходит следующим образом: в новый фонарь комнатной температуры устанавливаются заряженные аккумуляторы. Устанавливаются параметры цветовой шкалы тепловизора: минимально регистрируемая температура 22°C (окружающая среда, синим цветом) и максимальная 55.1°C (та температура, при которой руке становится горячо, но фонарь еще можно держать). Тепловизором делается первый снимок, затем фонарь включается на максимальном режиме и далее снимки делаются через каждые 30 секунд. Съемка прекращается, когда температура фонаря перестает расти (т.е. достигнуто равновесие с окружающей средой: фонарь выделяет столько избыточного тепла, сколько поглощается атмосферой). На фонаре выбирается точка, обладающая максимальной температурой, и ее значение измеряется на каждом снимке. Из получившихся изображений собирается видео.
Тестирование Catapult V5
Недавно мы получили образцы новых фонарей от Thrunite, и открываем тепловизионное тестирование с фонарем Thrunite Catapult V5.
Фонарь, как и предыдущая модификация Catapult V3, имеет солидный тяжелый алюминиевый корпус массой 558 грамм.
Отвести тепло от одного светодиода он сможет без проблем, вопрос состоит в том, чтобы качественно с минимальным температурным градиентом передать тепло от светодиода на массу корпуса.
В фонаре установлен один светодиод CREE XM-L2, световой поток - 1500 ANSI люмен. Для того, чтобы получить такую яркость, светодиод включен с серьезным превышением рабочего тока. Грамотный теплоотвод в этом случае критичен для "здоровья" светодиода.
Исследование
Светодиод распаян на мощном широком медном основании. Медь имеет значительно лучшую теплопроводность по сравнению с алюминием, и ее выбор в качестве подложки светодиода более чем оправдан.
На основании светодиода также распаян термодатчик, данные с которого используются контроллером для недопущения перегрева. Решение грамотное, но, как мы увидим далее, термодатчик никогда не срабатывает: термоинтерфейс и так избыточен.
Медная плата светодиода через термопасту установлена прямо на основной массе модуля фонаря. Плата прикручена двумя винтами, чтобы минимизировать толщину термопасты и улучшить теплоотвод. Правильное решение. По сути, тепло с подложки передается напрямую через толщу алюминия на ребра радиатора. Решение хорошее, с теплоотводом проблем быть не должно. Масса основного модуля - 154 грамма. Это больше, чем некоторые компактные тактические фонари в сборе.
Головная часть фонаря с отражателем соединяется с основной конструкцией по резьбе, обладает также развитым оребрением и, хотя эффективность передачи тепла через резьбу несколько ниже, голова также должна участвовать в теплоотводе. Еще 230 грамм алюминия к теплоотводу.
Батарейный блок фонаря соединяется с модулем всего через 5 витков резьбы, и в нагреве участвовать особенно не должен.
Результаты тестирования
00:00:00. В начале тестирования фонарь имеет температуру окружающей среды (24.7°C).
00:00:30. За первые 30 секунд работы тепло еще не успело прогреть мощную алюминиевую болванку. Температура в горячей точке выросла до 28.2°C. Хорошо видно переход от более нагретого модуля к еще не участвующей в теплоотводу головной части.
00:01:00. Спустя минуту фонарь нагрелся до 30.1°C. Головная часть тоже начала нагреваться, батарейный блок пока холодный. Как и ожидалось из конструкции, теплоотвод более чем достаточный: весь нагрев светодиода сразу идет на фонарь, и прогреваться такое огромное количество алюминия, как мы увидим далее, будет еще долго.
00:01:30. Модуль нагрелся до 32°C. Головная часть участвует в теплоотводе, нагревшись до 30°C. Таким образом градиент между модулем и отражателем составляет 2° - последствия использования резьбы. Также видно, что нагрев стола от света фонаря (пятно справа) значительно больше, чем самого фонаря.
00:02:00. 33.4°C. Немного начинает нагреваться корпус.
00:02:30. 34.8°C.
00:03:00. 36.4°C. Голова - 34.5°C, батарейный блок - 30.4°C. Градиент между головой и модулем по-прежнему 2°C.
00:03:30. 37.8°C. По ощущению в руке - фонарь чуть теплый.
00:04:00. 38.5°C. В этот момент срабатывает таймер, который снижает яркость. Таким образом, термодатчик, хоть и присутствует в фонаре, по факту просто не успевает сработать. С этого момента нагрев практически прекращается. Снижение яркости на глаз практически незаметно.
00:04:30. Нагрев всего на 0.1°C - до 38.6°C.
00:05:00. Еще 0.1°C - до 38.7°C. Начинает выравниваться температура головы (37.6°C) и модуля - градиент снижается до 1.0°C
00:05:30. Модуль - 39°C, голова - 38.1°C, батарейный блок наконец-то прогрелся до 33°C.
00:06:00. 39.2°C. Температура выравнивается, практически достигнуто тепловое равновесие. На ощупь фонарь чуть теплый.
00:06:30. 39.5°C. Без особенных изменений.
00:07:00. 39.8°C. Голова - 38.4°C. Градиент уменьшается.
00:07:30. 39.9°C.
00:08:00. 40.1°C. Окончание теста. На ощупь фонарь - теплый. Дальнейшего роста температуры практически не происходит.
Выводы
Thrunite Catapult V5 имеет правильно спроектированный и качественно изготовленный термоинтерфейс. Скорость, с которой фонарь начинает нагреваться, говорит о том, что отвод тепла от светодиода организован хорошо.
Основным теплообменником служит массивный алюминиевый корпус модуля и головная часть, массы и оребрения которых явно избыточно для одного светодиода XM-L2, даже включенного на больший расчетного ток. По сути, такая конструкция вполне может переварить 3 таких светодиода.
За 8 минут фонарь нагрелся только до ощущения "теплого". Далее устанавливается тепловое равновесие и нагрев прекращается. При использовании фонаря в руках дискомфорта он не вызовет, но погреть об него руки в мороз тоже не получится.
Вызывает вопросы использование таймера для снижения мощности фонаря, особенно с учетом того, что на плате светодиода установлен термодатчик, который, по сути, не используется. Можем предположить, что таймер снижает мощность не для пользы светодиода (что при таком избыточном теплоотводе в общем-то и не нужно), а для избежания перегрева электроники, работающей на больших токах.
