Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kühlung LED Starplatine


von Knut S. (hutknut)


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Moin moin!
ich betreibe eine Hochleistungs-LED, die auf einer sechseckigen Platine 
montiert ist  (Luxeon Rebel Star) bei 650 mA. Da wird das Teil schon 
ganz schön heiß. Brauche ich dazu noch einen exrta Kühlkörper? 
Eigentlich dachte ich nämlich, dass die Star-Platine genügt..

von Knut S. (hutknut)


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oder anders gefragt: welche Temperatur ist denn bei solchen LEDs noch 
akzeptabel? Und welche Leistung muss ich beim Kühlen abführen, bzw. 
wieviel geht tatsächlich in das Licht?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Knut S. schrieb:
> welche Temperatur ist denn bei solchen LEDs noch
> akzeptabel? Und welche Leistung muss ich beim Kühlen abführen, bzw.
> wieviel geht tatsächlich in das Licht?

Wie wäre es, das Datenblatt zu befragen? Da müsste es eigentlich 
drinstehen.

Gruß Dietrich

von Harald W. (wilhelms)


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Knut S. schrieb:
> oder anders gefragt: welche Temperatur ist denn bei solchen LEDs noch
> akzeptabel? Und welche Leistung muss ich beim Kühlen abführen,

Das müsste alles im Datenblatt stehen. Wenn die Temperatur über 100
Grad steigt, musst Du jedenfalls mit einer deutlichen Verringerung
der Lebensdauer rechnen.

> bzw. wieviel geht tatsächlich in das Licht?

Das verringert den Kühlbedarf jedenfalls nicht merklich.
Gruss
Harald

von Udo S. (urschmitt)


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Knut S. schrieb:
> Da wird das Teil schon
> ganz schön heiß.

Ist sehr subjektiv, 50° an Metall fühlt sich schon heiß an. Messen ist 
hier auf jeden Fall die bessere Lösung.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Knut S. schrieb:
> Moin moin!
> ich betreibe eine Hochleistungs-LED, die auf einer sechseckigen Platine
> montiert ist  (Luxeon Rebel Star) bei 650 mA. Da wird das Teil schon
> ganz schön heiß. Brauche ich dazu noch einen exrta Kühlkörper?
> Eigentlich dachte ich nämlich, dass die Star-Platine genügt..

Meine CREE XP-G R5 benötigen bei 0,65A eine Spannung von knapp 3,2V, 
ziehen also 2,08W. Die dabei entstehende Wärme kriegt man definitiv 
nicht allein mit der Star-Platine gescheit abgeführt. Wenn ich davon 
ausgehe, dass deine LED ähnliche Daten aufweist, dann brauchst du also 
einen extra Kühlkörper, ansonsten wirst du nicht lange Freude an der LED 
haben.

Und bevor hier Unkenrufe kommen: natürlich kann es auch so 
funktionieren, im Zweifelsfall ist das aber sicher nicht gesund für die 
LED.

von Harald W. (wilhelms)


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Daniel H. schrieb:

> Und bevor hier Unkenrufe kommen: natürlich kann es auch so
> funktionieren, im Zweifelsfall ist das aber sicher nicht gesund für die
> LED.

Da solche LEDs ja nach wie vor nicht ganz billig sind, wäre es
ja auch unschön, wenn sie nach 2 Stunden schon kaputt wären.
Gruss
Harald

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Da solche LEDs ja nach wie vor nicht ganz billig sind, wäre es
> ja auch unschön, wenn sie nach 2 Stunden schon kaputt wären.

Wenn es denn zwei Stunden werden, je nach Strom kann man aus einer LED 
ja auch ein schönes Einweg-Blitzlicht machen ;)

von Knut S. (hutknut)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Das müsste alles im Datenblatt stehen. Wenn die Temperatur über 100
> Grad steigt, musst Du jedenfalls mit einer deutlichen Verringerung
> der Lebensdauer rechnen.

laut Datenblatt Betriebstemperatur bis 130°C.
aber auch, wenn ich nur bis 100° gehen will, reicht doch so ein 
Kühlkörper: 
http://www.reichelt.de/Finger-Aufsteckkuehlkoerper/V-5640A/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=22261;GROUPID=3379;artnr=V+5640A;SID=12T6p3Hn8AAAIAADseft00ef99fd7858fc443db5b879bcfdb9ec7
mit 20K/W völlig aus. Oder? Ich frage mich, wieso dann andere aufwändige 
LED-Kühlkörper für 5-10€/Stück verkauft werden.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Knut S. schrieb:
> mit 20K/W völlig aus. Oder?

Nein, denn diese 20K/W sind nicht der einzige Wärmewiderstand in deinem 
System.

Sagen wir, du hast eine maximale Umgebungstemperatur von 25°C und willst 
maximal 100°C an der LED welche 2W verbrät. Dann gilt:

R_max = d_Temp / P => R_MAX = 75°C/2W = 37,5K/W (Kelvin und Celsius 
haben gleiche Bezugsgröße)

Abzüglich der 20K/W bleiben also noch 17,5K/W. Das ist der maximale 
Wärmewiderstand den LED + Star-Platine zuzüglich sämtlicher 
Materialübergänge (Chip -> LED-Gehäuse, LED-Gehäuse -> Star-Platine, 
Star-Platine -> Kühlkörper) haben dürfen. Allerdings ist das schon sehr 
optimistisch gerechnet, ich würde für die Umgebungstemperatur eher 40°C 
einsetzen und die maximale Temperatur der LED niedriger wählen, etwa 
60°C (erhöhte Lebensdauer).

Und dann sieht es schon übler aus:
R_max = d_Temp / P => R_MAX = 20°C/2W = 10K/W

Damit wäre der von dir genannte Kühlkörper also absolut ungeeignet.

von MasterD (Gast)


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ich mache das immer ganz ohne mathematischen ansatz^^ ich nehem da gerne 
E older U ALU profiele und geb die einfach mit WLP (Wärmeleitpaste) da 
drauf... wenns seinmuss auch noch ein paar einschnitter quer und 
fertig... in meinem gewächshaus hab ich so schon mehrere hundert stunden 
auf solchen leds oben - ausgebrannt ist noch keine und 
helligkeitsverlusst lässt sich auch keiner feststellen (mit dem freien 
auge gegen eine neue verglichen...)
ich hab allerdings auch immer einen schwachen luftzug durch die 
belüftung...

von Martina (Gast)


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Knut S. schrieb:
> Ich frage mich, wieso dann andere aufwändige
> LED-Kühlkörper für 5-10€/Stück verkauft werden.

Das kannst du dir sogar praktisch ansehen: Geh mal in den nächsten Laden 
und schaue dir eine von diesen "Living Colors"-Leuchten an. Sind glaube 
ich von Philips. Da sitzen 3 RGB-Leds drin und die ganze Lampe besteht 
praktisch nur aus einem einzigen großen Kühlkörper. Trotzdem wird sie im 
Dauerbetrieb noch warm...

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Der mathematische Ansatz muss ja auch nicht gemacht werden. Ich habe 
z.B. auch einfach LEDs auf eine Aluplatte geklebt und gut ist. Mir ging 
es nur darum aufzuzeigen, dass eben nicht jeder Kühlkörper geeignet ist, 
nur weil es ein Kühlkörper ist :D

von Knut S. (hutknut)


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Vielen Dank! Mit euren Denkansätzen werde ich jetzt die passende Lösung 
finden können.

von Mike J. (emjey)


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Beitrag "Re: Empfehlung 3W LED?"

In diese LED kann man maximal ca. 50W hinein pumpen, direkt an dem ALU 
der LED (Vorderseite) sitzt jetzt ein NTC mit dem ich die Temperatur 
messe.
(du könntest den an einem Beinchen anbringen)

Wenn die Temperatur direkt an der LED 50°C überschreitet wird sie von 
einem OpAmp + MosFET angeschaltet. (laut Datenblatt dir richtige 
Vorgehensweise)

Man kann einen Strom von maximal 1.6A durch schicken (absolute Maximum 
Ratings), ich begrenze den Strom auf 1.0A, also belaste ich die LED mit 
max. 32 Watt.

Um die LED möglichst weit unter 50°C zu halten nutze ich einen 
CPU-Kühler mit Lüfter!

Eine Temperaturerhöhung um jeweils 10 Kelvin halbiert die Lebensdauer.

20°C -> 100.000 Stunden ( 11.4 Jahre)
30°C ->  50.000 Stunden (  5.7 Jahre)
40°C ->  25.000 Stunden
50°C ->  12.500 Stunden
60°C ->   6.250 Stunden
70°C ->   3.125 Stunden
80°C ->   1.563 Stunden
90°C ->     781 Stunden
100°C ->    390 Stunden
110°C ->    195 Stunden
120°C ->     97 Stunden
130°C ->     49 Stunden
140°C ->     24 Stunden
150°C ->     12 Stunden
160°C ->      6 Stunden

200°C ->     20 Minuten

Ich habe mal gesehen wie das Silikon auf der Oberfläche solch einer LED 
zu dampfen anfing, der Besitzer dieser LED war sich auch sicher dass das 
doch so gehen müsste.

Daher: Schön dass du vorher mal jemanden fragst.

Silikon (oder eher ein Bestandteil darin) dampft ab 200°c, die 
Haltbarkeit dieser LED (unter diesen Bedingungen) beschränkt sich somit 
auf ein paar Minuten.

LEDs können halt nicht so heiß wie die Oberfläche der Sonne werden, 
normale Glühlampen schon.

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