Frage zur Kühlung starker LEDs auf kleinem Raum

Hi Manu:
Aufm Lumitronixforum hab ich folgendes gelesen:

Zitat

(...)der Chip (könnte) dadurch auch bei geringen Leistungen schon heiß werden (...). Außerdem verlierst du mit steigender Temperatur am Chip auch Lichtintensität (siehe Datenblatt):

* Tj= 40°C --> 100%
* Tj= 60°C --> 95%
* Tj= 80°C --> 90%
* Tj=100°C --> 85%

(Quelle:http://www.lumitronixforum.de/viewtopic.php?t=1783)
Tj heißt Sperrschichttemperatur!!! Dann hat die LED selber noch einen Wärmewiderstand, der Stern und die Wärmeleitpaste, bis dann endlich der Kühlkörper kommt.
Derselbe Kerl hat dann noch n Bisschen gerechnet:

Zitat

* I=350mA
* U=3,2V
* P=1,1W
* Tj= 40°C --> Rth=5,74K/W
* Tj= 60°C --> Rth=23,9K/W
* Tj= 80°C --> Rth=42,1K/W
* Tj=100°C --> Rth=60,3K/W

* I=700mA
* U=3,6V
* P=2,5W
* Tj= 40°C --> n.m.
* Tj= 60°C --> Rth=6,10K/W
* Tj= 80°C --> Rth=14,1K/W
* Tj=100°C --> Rth=22,1K/W

* I=1000mA
* U=3,9V
* P=3,9W
* Tj= 40°C --> n.m.
* Tj= 60°C --> Rth=1,07K/W
* Tj= 80°C --> Rth=6,20K/W
* Tj=100°C --> Rth=11,3K/W

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^^werte für 25°C Umgebung!
Bei n LED muss der wärmewiderstand dann Rth(n) = Rth(1)/n sein.
Hast du ne Tabelle für dien Strangpress oder sonstwas profil, das du verwenden willst? Außerde würd ich auch noch "puffer" mit einbauen, da lüfter und rippenkühlkörper ziemlich an staub zusetzen. nicht einfach was du dir da vorgenommen hast. Kraudi

Noch ne idee die ich am nachmittag hatte: wenn der lüfter hinten am gehäuse angeordnet ist, kann er das netzteil mit belüften. wie groß wird denn ungefähr so ein modul? dann könnte man aus der anzahl der kühlrippen und deren maße die oberfläche des kühlkörpers berechnen. vielleicht nen 120mm-Lüfter nehmen, der muss nicht so schnell drehen um genauso viel luft zu schaufeln wie ein 80mm pendant und dreht langsamer. da is dann auch ne reserve mit kühlleistung drin. lüfterregelung: den lüfter hochdrehen lassen, wenn die LEDn leuchten, ggf. nachlaufzeit auf hoher drehzahl und dann wieder auf lowspeed.
Kennst das datenblatt der LED schon?http://www.lunaleds.com/datasheet/W42180.pdf
Noch was:http://www.andus.de/Leiterplatten/…%C3%BChlung.PDF da is auf der dritten seite eine Formel wie man von der oberfläche den wärmewiderstand KüKö-Luft abschätzen kann. bzw wie weit sich der KüKö erwärmt.
Kraudi

An sich sollte so ziemlich jeder brauchbare (aktuelle) PC-Lüfter die 60 Watt wegschaffen. Aber um bei 1000mA die 40° zu halten, wird etwas größeres nötig seien. (Peltier, was noch extra Wärme erzeugt und warscheinlich zu viel Strom braucht)

Mann könnte über größere Kupferplatten nachdenken, welche vllt. über Heatpipe mit der Wärme versorgt werden.
Auf jeden fall sollte das ganze eine Temperaturregelung haben, die den Lüfter steuert und notfalls die LEDs dimmt und abschaltet. Das garantiert dann auch eine längere Haltbarkeit der Funzeln.

Es sollte auch ein Kupferklotz gehen, der sich beim Leuchten erwärmt und dann in den Blinder-Pausen wieder entsprechend gekühlt wird.

PS: ich kann mir gerade nicht vorstellen, wie ein Blinder wirkt, der sofort an oder aus geht und in grellem LED-Weiß leuchtet. (wird aber eher nem Strobo ähneln)

Gruß Simon

Wie soll die ganze konstruktion dan letztendlich aussehen? Würfel/Quader-förmig? dann könnte frau auch
1.an der unterseite und an der rechten seite T-förmige nippel anbringen und 2.an der unterseite und links laschen rauslasern, in die man dann die T-förmigen nippel einhängen kann.
3. noch eine arretierung vorsehen, die sich von hinten bedienen lässt, hebel oder so. ich zeichne mal wie ich mir das denk.
auf der rückseite powercon in/out und XLR in/out, damit man dann mehrere module aneinanderhängen kann. zuluft und abluft muss dann komplett auf der rückseite sein, mit einer art air-duct die die eingebasene luft über den kühlkörper leitet und dann auch nach hinten wieder hinaus pustet.
wie groß wird dann das LED-Feld? 4x4 oder 5x5 (du sagtest 20 LEDn, da müssten es ja 4x5 sein).
Nur ein paar ideen; gruß Kraudi

PS: China-Par-LED-Spots benutzen doch keine Hochleistungs-LEDn sondern nur 5mm. die müssen auch nicht so gekühlt werden. Dein Blinder wird mindestens die doppelte elekrische leistung verschlingen. Beispiel Stairville LED im Par36-Format: 32W; du planst 60W

EDIT: Ups, es gibt da noch das RGB-Washlight, das ist aber auch nur mit 1W-LEDn bestückt. Aber bei den 450€ lohnt sich ein Selbstbau allemal.

Für eine LED: I=800mA; U=3,5V =>Pel=3W
Um noch sicher 80% Lichtstrom zu haben, muss Tj<100°C sein.
Sicherheitshalber Tj(max)=80°C, wir arbeiten ja auch mit höherem Strom.
Wärmewiderstand mit Metallkern-Platine(Stern) Rth(j-b)=8,5K/W (Datenblatt LED)
Wärmewiderstand Stern-Kühlkörper mit guter Wärmeleitpaste Rth(b-kk)=1K/W
Umgebungstemperatur kann mit 40°C angenommen werden Tamb=40°C

Formel aus Lumitronix-Forum: (modifiziert)
Rth(kk-amb) = (Tj-Tamb)/Pel - (Rth(j-b)+Rth(b-kk))

Rth(kk-amb) ist (maximaler) Wärmewiderstand des Kühlkörpers

Faustformel aus PDF von andus.de
Rth(kk-amb) in K/W = 1/(10 * Oberfläche in m²)
Abschätzung von andus
Kühlleistung wird maximal verfünffacht bei Lüftereinsatz

Los gehts:
1. für eine LED gilt dann:
Rth(kk-amb;1) = (80°C-40°C)/3W - (8,5K/W + 1K/W) = 13K/W - 9,5K/W = 3,5 K/W
2. für 20 LEDn gilt:
Rth(kk-amb;20) = Rth(kk-amb;1)/20 = 0,175 K/W
3.KüKö-Oberfläche bei freier Konvektion:
Rth(kk-amb) in K/W = 1/(10 * Oberfläche in m²)
10 * Oberfläche in m² = 1/[Rth(kk-amb) in K/W]
Oberfläche in m² = 1/[10 * Rth(kk-amb) in K/W] = 0,57...m²
Optimismus: mit Lüfter Marke Sausewind erreichen wir 3-5fache Kühlleistung;
Oberfläche mit Kühlung 0,12m² bis 0,19m²
Quadratisch eine Kantenlänge von 34 cm bis 43 cm uiuiui
gruß Kraudi

alles richtig, jedoch geht es weitaus einfacher...(immer davon ausgegangen, es geht um ne grobe übersicht)

Rth=8,5K/W led->außenseite led (übergang 20 fach vorhanden)
Rth=1,0K/W Wärmeleitpaste (übergang 20 fach vorhanden)

soweit klar

nu schauen wir mal, was reichelt zu bieten hat, manu will ja was in der art selbst fräsen...

der V 6506E hat 1,2 k/W ist aber 4 mal so groß, wie ne vernünftige packungsdichte der led´s
grob über den daumen hat ein in der art gefrässter, 4 cm hoher, 40mm*50mm kühlkörper also 4,5-5 k/W

rth gesamt ergibt sich aus der kombinierten reihen und paralellschaltun der thermischen widerstände also grob über den daumen 5-5,5 K/W

bei 60 W verlustleistung kommt da ganz schön was zusammen .... grob 300 °C im dauerbetrieb ... zwangsbelüftung oder größerer kühler also von nöten.

mit kühlermaßen von 80*80 sinds ohne zwangsbelüftung irgendwas im die 75-100 grad im dauerbetrieb (freie konvektion vorrausgesetzt), klingt doch schon ganz angenehm und ist immernoch handlich

das man sowas allerdings billiger fräßt als beim pc-bauer um die ecke gekauft wage ich zu bezweifeln. (arbeite selbst grad an ner 5achs)

Guten mittag!

Zitat

mit kühlermaßen von 80*80 sinds ohne zwangsbelüftung irgendwas im die 75-100 grad im dauerbetrieb (freie konvektion vorrausgesetzt), klingt doch schon ganz angenehm und ist immernoch handlich

wo sind die 75-100grad? am KüKö? oder Tj?
Dass man die 60W abführen kann ist kein problem, nur wie heiß wird der chip dann? ich weiß ja nicht ob Manu jeder LED eine eigene Stromregelung spendieren will, wenn da eine LED "plötzlich nimmer so mag" dann geht die hälfte vom blinder aus . Und wer hat das argument gebracht, der Blinder muss immer nur kurz an gehen? oft werden die dinger auch als putzlicht mißbraucht, d.h. dauerbetrieb sollten sie schon abkönnen. oder man regelt bei längerer betriebsdauer den strom runter. nicht elegant.
noch was anderes: ein normaler blinder mit temperaturstrahlern hat ja ein weicheres einschaltverhalten. deswegen bekommt der led blinder 2 DMX-Kanäle, einer für die helligkeit und der zweite für fading speed(gibts da auch n deutsches wort dafür )
Kraudi

Ich habe mal UV-LED-Chips in einem Prototyp verarbeitet und hatte das selbe Problem. Meine LEDs hatten ungefähr die Form eines SMD-Widerstands und auf der Rückseite dann praktisch einen kleinen lötbaren Pad, der zur Wärmeabfuhr diente.

Ich hatte zwei Lösungsansätze:

1) Leiterplatten mit Kupferseele. Es gibt Leiterplatten mit einem eingearbeiten Kupferblech. Damit kann man dann die LED verlöten und hat so eine große Kühlfläche. Geht gut, die teile sind aber unglaublich teuer und sehr schwer zu verarbeiten. Darum

2) Ein speziell gefräster Kühlkörper, aber nicht aus Bronze, sondern aus Kupfer. Ist dann garnichtmal so teuer und hat den Vorteil, dass es sich ebenfalls sehr gut verlöten lässt. Lab.gruppen machts vor...

Gruß
Johannes

Gibts schon was neues?

Die 1W LEDs gibts aber auch in warm weiß. Ebenso die K2 und die Rebel. Falls dir das irgendwie hilft.