LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellung

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Wie schon erwähnt soll das ganze unter meine original Juwel Abdeckung, sprich ich wäre schon recht nahe an der Wasseroberfläche. Vielleicht 4 cm weg. Ich brauche daher die vollen 120° Abstrahlwinkel. Daher wäre eine einfache Lösung in Form von Optiken nicht realisierbar.

Hinsichtlich der Kühlkörpergröße müsste ich mal rechnen. Jedenfalls war so wie gezeichnet ein Kühlkörper vorgesehen mit einer Länge von eben knapp 50 cm, breite 5-6 cm. Höhe der Kühlrippen und ob jetzt Stifte oder wirkliche Rippen hatte ich jetzt noch nicht wirklich überlegt. In meiner bisherigen Überlegung geh ich ja bislang auch noch von 2x4 LEDs und nicht von 3x3 aus. Siehe oben. Wenn ich das nochmal umwerfen würde, sähe es evtl nochmal anders aus. Aber ist ja wie gehabt glücklicherweise noch alles Konzeptstadium, da kann man ja glücklicherweise so viel man möchte mit Zahlen und Varianten jonglieren :thumbs:

Gibts eine spezielle Methodik um die Leistung eines Kühlkörpers zu errechnen, oder einfach über die K/W, also Kelvin pro Watt gehen?

Grüße und eine angenehme Nachtruhe.

Thomas

 

[Zeltinger70]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Hallo Thomas,

verwende den verlinkten Rechner KK-Berechnung

Stehen die Rippen nach oben verliert er ca. 1/3 der Kühlleistung aufgrund geringerer Konvektion.
Unter der Abdeckung vermutlich noch mehr.

Selbst dimensioniere ich die KK i. d. R. immer über ... etwa 50 %, schaden kann es den LEDs keinesfalls ...

Gruß Wolfgang

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

So, hier habe ich ein nettes Kühlerchen gefunden:

http://alutronic.de/produkte/kuehlkoerp ... 300?c=1329

Sofern ich das Blatt mit den ganzen Werten nicht völlig falsch interpretiere, ist der Kühlkörper für 3 oder auch 4 LEDs drauf hoffnungslos überdimensioniert mit einem Wärmewiderstand von maximal 0,75 K/W. Der von dir gepostete Rechner macht mir auch Mut, wenn ich ihn mit diesen Daten füttere

Nur andere Frage - lese ich das Datenblatt da insoweit richtig, als dass ein Kühlkörper dieser Art mit gerade mal 15cm Länge ein Gewicht von bereits 3,2kg auf die Waage bringt :shock: ?

/edit: Warwohl noch nicht ganz wach. Gut festgestellt, dass ich in meinem Hirn kurzzeitig falsche Vorstellung von "Länge" hatte. Die meinen damit das, was ich wohl gemeinhin als Breite bezeichnet hätte. Also die kurze Seite, entlang der Kühlrippen. Gut, 15cm brauche ich nicht, ist wohl etwas überdimensioniert, nech :gdance:

Hab jetzt auch noch den hier mal angeschaut und gerechnet:
http://alutronic.de/produkte/kuehlkoerp ... 103?c=1329

Der hat wesentlich niedrigere Kühlrippen, ist vom Gewicht her auch deutlich leichter. Hat allerdings auch ganz andere Wärmewiderstände. Der Bunbury Rechner spuckt bei zweiterem Kühlkörper eine Kühlkörpertemperatur von etwa 46°C aus. Angenommene Umgebungstemperatur 30°C, 4 Verbraucher mit einer Verlustleistung von je 2,3W, Wärmewiderstand des Kühlers von 1,78 K/W. Wenn ich jetzt den Effektivitätsverlust durch 'stehende Montage' mit einbeziehen soll, dann muss ich den Wärmewiderstand mit 1,4 multiplizieren, richtig? Damit lande ich bei 2,5 K/W, einer Kühlkörpertemperatur von 53°C, Sperrschichttemperatur von 58°C.

Das wäre etwas knapp, oder?

Bei ersterem verlinkten Kühlkörper komme ich mit 40% Leistungsverlust auf 1,05 K/W und damit auf eine KK-Temp von 40°C, Sperrschichttemp von 44°C.
Sieht sich zumindest für mich als Laien freundlicher an, oder?

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Hallo...

Der von dir gepostete Rechner macht mir auch Mut, wenn ich ihn mit diesen Daten füttere

Seid mir nicht böse, aber ich halte den Rechner für unbrauchbar. Wir montieren die LEDs ja nicht direkt, sondern die LED ist auf eine Platine gelötet, und diese Platine kommt dann auf den Kühlkörper. Den Wärmewiderstand, den die zwischengeschaltete Platine aufweist, ignoriert dieser Rechner vollkommen, dabei ist dieser Wert nicht selten höher als der Wärmewiderstand Sperrschicht -> Gehäuse der LED selber. Einen guten Artikel über das thermische Management von LEDs findest Du hier, eine Kühlkörperberechnung für OpenOffice Calc und Excel da.

Nur andere Frage - lese ich das Datenblatt da insoweit richtig, als dass ein Kühlkörper dieser Art mit gerade mal 15cm Länge ein Gewicht von bereits 3,2kg auf die Waage bringt :shock: ?

Ja. Der Kühlkörper ist ja auch 42 cm breit, allein seine Bodenplatte 7 mm dick, seine Rippen nochmal 33 mm. Das ist ein ziemliches Monstrum.

Grüße
Robert

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Hab die von dir vorgeschlagene Excel Tabelle jetzt mal mit den entsprechenden Werten gefüttert. Der Rechner schlägt mir einen Kühlkörper mit minimum 4,2 K/W bei einer abzuführenden Leistung von knapp 10W vor und kommt mir dabei auf eine maximale Kühlkörpertemperatur von ~60°C.

Nach dem Rechner würde also wohl auch dieser Kühlkörper mit 50mm Länge dicke reichen (weil gerechnet mit 4 LEDs), wenn ich davon ausgehe, dass ich aufgrund der Breite von gerade mal 200mm nur zwei LEDs drauf kriege und dann eben zwei Kühlkörper aneinander schrauben muss, um mein Becken überspannen zu können

Sehe ich das richtig, oder hab ich irgendwo noch 'nen gröberen Denkfehler drin?

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Mit welchen Wärmeübergangswiderständen Junction -> Case und Case -> Kühlkörper rechnest Du? Das Entscheidende ist nicht die Kühlkörpertemperatur, sondern die Temperatur der Sperrschschicht (Junction), denn diese bestimmt über Lichtausbeute und Lebensdauer der LED. Sie sollte nicht über 80 bis 100 °C betragen. Die sich dabei einstellende Kühlkörpertemperatur ist eher nebensächlich.

Grüße
Robert

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Ich hatte mit einer maximalen Sperrschicht Temperatur von 100°C gerechnet. Wenn ich jetzt auf 80°C runter gehe spuckt mir der Rechner doch nochmal ganz andere Werte aus. Dann empfiehlt er einen Kühlkörper mit minimal 2,09 K/W bei einer Bestückung mit 4 LEDs und entsprechend eben 4,18 K/W bei 2 LEDs.

Könntest du mir in der Excel Tabelle noch eben die Werte RthG und RthM erklären? Ich hatte RthM unverändert bei 0,2 K/W und RthG mal mit dem im Kommentar schlimmst möglichen Wert von 13 gerechnet.
Bei RthM gehe ich mal irgendwie von einem thermischen Widerstand des Materials an sich aus, der allerdings nichts mit Rthk direkt zu tun hat, der in den Datenblättern der ganzen Kühlkörper angegeben ist? Auf RthG kann ich mir allerdings keinen Reim machen, daher auch mal mit 13 gerechnet.

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Kannst Du bitte einen Screenshot vom Rechner hier reinstellen? Ich hab' hier weder Excel noch OpenOffice und kann daher nicht in die Rechner reingucken.

Danke,
Robert

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Klar doch, bitteschön:


/edit: Warum zeigts das Bild jetzt nicht direkt im Beitrag an, sondern nur auf Klick ?

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Danke...

Hinter dem roten Dreieck in der entsprechenden Zelle sollte sich doch ein Hilfetext beim Mouseover bzw. Draufklicken verbergen. Ich interpretiere RthG als den Wärmewiderstand Junction -> Case und RthM den Wärmewiderstand Case -> Kühlkörper, entsprechend R?_jc und R?_ch im weiter oben verlinkten Digikey-Artikel.

Daß eingebundene Bilder nur beim Draufklicken erscheinen, ist wohl ein Bug in der Forensoftware. Habe ich bei eigenen hochgeladenen Bildern auch schon erlebt.

Grüße
Robert

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Die Kommentare im Excel Sheet haben mir auch nicht wirklich weiter geholfen. Wie erwähnt stehen da nur Beispielwerte bei RthG drinnen.


Bei der Verlustleistung eben, was die wiederum bedeutet (ist mir klar) und bei der Sperrschichttemperatur stehen für ein paar LEDs Beispielwerte der maximalen Sperrschichttemperatur.

Also, wenn ich den Artikel und deine Ausführungen richtig verstehe wäre damit RthM der Übergangswiderstand des Emitters auf die Sternplatine, und RthG dann von Sternplatine auf Kühlkörper?
Oder hab ich Case->Junction mit Emitter auf Sternplatine jetzt falsch gedeutet?

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Hallo...

Nein, ich interpretiere RthG als das, was im Datenblatt bei Cree als "Thermal resistance, junction to solder point" angegeben ist. RthM wäre dann der zusammengefasste Wärmewiderstand aus "Auflagefläche der LED zu Boden der Trägerplatine" und "Boden der Trägerplatine zur Oberfläche des Kühlkörpers". Letzteren kann man vernachlässigen, "Thermal resistance, junction to solder point" und "Auflagefläche der LED zu Boden der Trägerplatine" sind um mindestens eine Zehnerpotenz größer.

Grüße
Robert

PS. Und jetzt muß ich endlich meine Hausaufgaben machen (es ist Viertel nach neun abends hier), sonst wird meine Lehrerin morgen böse...

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Also, dann hätte ich laut Datenblatt der Cree für RthG erfreulich niedrige 2,5 K/W anstelle der 13 die ich bislang drinnen hatte? Das macht meinen benötigten Kühlkörper doch gleich etwas kleiner bzw leistungsschwächer :smile:

Vielen Dank für die hilfreichen Beiträge Robert, viel Spaß mit deinen Hausaufgaben - welcher Art diese auch immer sein mögen :bier:

Nachdem sich der RthM Wert ja aus keinen Datenblättern entnehmen lässt mal einfach die Frage in die Runde - es hat niemand 'ne Idee? Ansonsten würd ich den einfach bei 0,2 stehen lassen. Änderungen an diesem Wert beeinflussen das Endergebnis eh kaum.

Grüße
Thomas

 

[Wuestenrose]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Hallo...

Nachdem sich der RthM Wert ja aus keinen Datenblättern entnehmen lässt mal einfach die Frage in die Runde - es hat niemand 'ne Idee?

Der steht im Datenblatt der Platinen, sofern es dafür Daten gibt. Clevere Leute haben den auch mal nachgemessen, das Ergebnis ist natürlich abhängig von Art und Hersteller der Platine. Für die Satisled würde ich sicherheitshalber 12 K/W ansetzen, für eine "normale" XM-L auf Alu-Platine 4 K/W, die Kupferplatine schafft vielleicht 2 K/W.

Grüße
Robert.
PS. Ich soll einen chinesischen Händie-Verkäufer mimen und lauthals meine Ware anpreisen...

 

[black-avenger]

Re: LED Beleuchtung 100L, Vorüberlegungen und Zusammenstellu

Super, danke dir für den Wert. Hat wie ich bereits vermutet habe aber nimmer viel ausgemacht. v.A. der Wert der Cree nicht.

Dass der Wert von den Satis zu den Cree dermaßen Unterschiedlich ist hätte ich nicht erwartet.

Hat mir noch jemand einen Tipp hinsichtlich der Bezugsquelle von Alu Kühlkörpern? LED-tech und Alutronic können ja nicht die einzigen beiden sein, oder? Mal plump nach Alu Kühlkörper gegoogelt find ich eher nur Kleinzeugs für den Computer.

Zur Dimmung der LEDs nochmal fix. Also - prinzipiell wär ich daran interessiert bei zuviel Leuchtintensität runter regeln zu können. Andererseits wäre sowas wie ein Sonnenauf- und Untergang ganz nett, damit das Licht nicht immer ganz so abrupt an und aus geht.

Für den Auf- und Untergang hätte ich schon ein Schaltbild. Das war eigentlich konzipiert für den Einsatz an einem T5 EVG, aber sollte doch prinzipiell bei einer Meanwell KSQ die mit 0-10V angesteuert wird genauso funktionieren, oder?
Ich frag mal nach ob ich das Schaltbild hier hochladen darf, dann wirds vielleicht einfacher die Frage zu beantworten.

Grüße
Thomas