Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High Power LED - Wie befestigen/kühlen?


von Danish B. (danishbelal)


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Ich spiele mit dem Gedanken, mal etwas mit High-Power LED's zu machen.

Da ich mich nebenbei auch fotografisch etwas austobe, sollen es LED's 
mit relativ hohem CRI sein (>=90).

Da käme z.B. die Cree XLAMP 1945 in Frage.


Bei LED's im 50W Bereich ist Kühlung ein ernstes Thema und auch bisher 
meine Hauptsorge. Es sieht so aus, als hätte die o.g. Cree LED die Pads 
auf der Oberseite, sodass die Unterseite direkt auf einen Kühlkörper 
montiert werden kann. (Richtig? -> siehe Anhang).

Falls dem so ist, wie wird die LED dann montiert? Einfach geklebt? (wenn 
ja, welcher Kleber?).

Ich habe mal gehört, dass man wenn man gedenkt solche LED's für 
Beleuchtungszwecke einzusetzen eine Optik braucht, die den Anteil des 
blauen Spektrums verringert. Ist das korrekt?

von -Tom-Tom- (Gast)


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Hallo,

- das mit der Optik ist Quatsch.
- in der Leistungsklasse um die 50W brauchst du schon eine gute 
Wärmeabfuhr, mit Wärmeleitkleber bekommst du das nicht mehr hin.
=> in der Regel verwendest du eine Leiterplatte mit Kupfer/Alu-Kern, auf 
der die LED(s) aufgelötet werden.

=> für Dich denke ich, ist es am einfachsten du besorgst dir die LED 
bereits aufgelötet auf einer solchen Leiterplatte, die du auf einen 
größeren Kühlkörper schrauben kannst (guck z.B. mal bei LED-Tech oder 
ähnlichen Händlern, die haben so Kühlkörper Star's)

von Danish B. (danishbelal)


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-Tom-Tom- schrieb:
> Hallo,
Hallo :)

> - das mit der Optik ist Quatsch.
Ok.
> - in der Leistungsklasse um die 50W brauchst du schon eine gute
> Wärmeabfuhr, mit Wärmeleitkleber bekommst du das nicht mehr hin.
Gut zu wissen!
> => in der Regel verwendest du eine Leiterplatte mit Kupfer/Alu-Kern, auf
> der die LED(s) aufgelötet werden.
Alu-Kernplatinen bekommt man in China schon für ~50€ 
10Stück@100x100mm^2.
ABER, der Alukern ist doch (zwangsweise) elektrisch von der einen 
Kupferlage getrennt und damit thermisch alles andere als ideal 
gekoppelt?

Und auch dann müsste die LED ja thermisch gut mit diesem Kern gekoppelt 
werden. Kann es sein, dass die großen LED's auf der Unterseite ein 
großes Lötpad für die thermische Kopplung haben? Das sieht im Datenblatt 
leider nicht.

>
> => für Dich denke ich, ist es am einfachsten du besorgst dir die LED
> bereits aufgelötet auf einer solchen Leiterplatte, die du auf einen
> größeren Kühlkörper schrauben kannst (guck z.B. mal bei LED-Tech oder
> ähnlichen Händlern, die haben so Kühlkörper Star's)

Ich habe noch nicht geguckt, aber ich denke die Kombi aus hohem CRI und 
relativ hoher Leistung wird schwer aufzutreiben sein. Aber da lasse ich 
mich gern eines besseren Belehren.

VIelen Dank für die Infos.

von Michael B. (laberkopp)


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Danish B. schrieb:
> Es sieht so aus, als hätte die o.g. Cree LED die Pads
> auf der Oberseite, sodass die Unterseite direkt auf einen Kühlkörper
> montiert werden kann.

Ja, die Cree ist einfach zu montieren, einfach auf einem Alukühlkörper 
mit dünnem guten Wärmepleitpaste, sie ist schon isoliert. Wenn man die 
Anschlüsse als Blechfederbügel baut, pressen die gleich die LED an den 
Kühlkörper.

Danish B. schrieb:
> Ich habe mal gehört, dass man wenn man gedenkt solche LED's für
> Beleuchtungszwecke einzusetzen eine Optik braucht, die den Anteil des
> blauen Spektrums verringert.

Nützt wenig, grün säuft trotzdem ab. Natürlich schädigt das intensive 
blau

 https://www.welt.de/wissenschaft/article170865295/Die-Erde-wird-immer-heller.html
 http://www.ndr.de/ratgeber/gesundheit/LED-Lampen-foerdern-Makuladegeneration,led266.html
 http://www.daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/LED-Leuchten-100.html

Für Beleuchtungszwecke sollte man Halogenlampen nehmen, nur die liefern 
echtes Licht.

: Bearbeitet durch User
von -Tom-Tom- (Gast)


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So schlecht wie du denkst sind diese Alu-Kern-Platinen nicht. (hab keine 
Werte im Kopf, musst du mal googeln)
Klar ist die Isolierung nicht das Optimum, aber hauchdünn ausgeführt, 
macht das kraut nicht sehr fett. Zumindest ist diese Art der Montage 
gängige Praxis.

Wenn du die Möglichkeit hast, die Kühlfläche der LED direkt auf einen 
Kupferkühlkörper zu setzen wie mein Vorredner vorschlägt (mit den 
Kontaktblechen elegant gelöst) oder besser noch aufzulöten, ist das 
natürlich vorzuziehen. Aber man kann's natürlich auch übertreiben.

von Danish B. (danishbelal)


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Michael B. schrieb:
> Danish B. schrieb:
>> Es sieht so aus, als hätte die o.g. Cree LED die Pads
>> auf der Oberseite, sodass die Unterseite direkt auf einen Kühlkörper
>> montiert werden kann.
>
> Ja, die Cree ist einfach zu montieren, einfach auf einem Alukühlkörper
> mit dünnem guten Wärmepleitpaste, sie ist schon isoliert. Wenn man die
> Anschlüsse als Blechfederbügel baut, pressen die gleich die LED an den
> Kühlkörper.

Welche Möglichkeiten gibt es, die LED dauerhaft an dem Kühlkörper zu 
befestigen? Ich möchte mich ungern darauf verlassen, dass die 50W 
Heizung sich löst und das Die verglüht...

Ich bin sicher nicht der erste, der diese LED's benutzt. Wie werden 
diese denn "richtig" befestigt.


> Danish B. schrieb:
>> Ich habe mal gehört, dass man wenn man gedenkt solche LED's für
>> Beleuchtungszwecke einzusetzen eine Optik braucht, die den Anteil des
>> blauen Spektrums verringert.
>
> Nützt wenig, grün säuft trotzdem ab. Natürlich schädigt das intensive
> blau
>
> 
https://www.welt.de/wissenschaft/article170865295/Die-Erde-wird-immer-heller.html
> 
http://www.ndr.de/ratgeber/gesundheit/LED-Lampen-foerdern-Makuladegeneration,led266.html
> 
http://www.daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/LED-Leuchten-100.html
>
> Für Beleuchtungszwecke sollte man Halogenlampen nehmen, nur die liefern
> echtes Licht.

Ok danke für die Info.

von Mark K. (markkruetzmann)


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Danish B. schrieb:
> Ich habe noch nicht geguckt, aber ich denke die Kombi aus hohem CRI und
> relativ hoher Leistung wird schwer aufzutreiben sein. Aber da lasse ich
> mich gern eines besseren Belehren.

https://store.yujiintl.com/collections/frontpage

Die haben 50W, 100W und auch 400W mit CRI>95 (sic) 
https://store.yujiintl.com/collections/frontpage/products/bc-series-high-cri-high-power-cob-led-5600k-bc270h-unit-1pcs

Das lassen die sich aber auch gut bezahlen. Zu der 100W-Version hatte 
DIYPerks mal ein Video gemacht:

https://www.youtube.com/watch?v=L3LWXznJx_0

Jetzt weiß ich natürlich nicht, ob eine Optik bei dir gewünscht ist 
(nicht für "Filterung der Blauanteile", das ist Quatsch) um den 
Abstrahlwinkel zu beeinflussen. Es gibt solche Optiken, die zusammen mit 
einer Art Rahmen die COB-LED auf einen Kühlkörper pressen. Hier mal nur 
der Rahmen:
https://www.leds.de/anschlusselement-fuer-nichia-cobs-108-130-216-60808.html
Ob es da was passendes für genau deine Anwendung gibt, weiß ich nicht.

Das Gute an (einigen? allen?) COBs ist aber immerhin, dass sie als 
Trägermaterial eine Keramik nutzen, die zum Chip sehr gute Isolation 
bieten und man deshalb nicht mit so nervigen Glimmerscheiben nutzen muss 
etc.


Mark

von -Tom-Tom- (Gast)


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Danish B. schrieb:
> Welche Möglichkeiten gibt es, die LED dauerhaft an dem Kühlkörper zu
> befestigen? Ich möchte mich ungern darauf verlassen, dass die 50W
> Heizung sich löst und das Die verglüht...

Kauf dir diese LED auf nem Star (diese Leiterplatten mit Alu-Kern), die 
haben meist Bohrungen um diese auf einem großen Kühlkörper zu 
befestigen.
Oder lass dir eine Leiterplatte fertigen. Im Reflow-Ofen oder zur not 
auf ner alten Herdplatte kannst du die LED dann auflöten.

von MaWin (Gast)


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Danish B. schrieb:
> Ich bin sicher nicht der erste, der diese LED's benutzt. Wie werden
> diese denn "richtig" befestigt

Die Blechfederbügel werden in Autoscheinwerfern verwendet, taugt also 
wenn richtig ausgeführt.

Alukernplatinen schaffen die benötigten unter 1 K/W nicht.

von Einhart P. (einhart)


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LEDs mit Keramikträger klebe ich mit Weicon RK1500 auf den Alu 
Kühlkörper. Abgefallen ist mir noch keine.

von Danish B. (danishbelal)


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MaWin schrieb:
> Danish B. schrieb:
>> Ich bin sicher nicht der erste, der diese LED's benutzt. Wie werden
>> diese denn "richtig" befestigt
>
> Die Blechfederbügel werden in Autoscheinwerfern verwendet, taugt also
> wenn richtig ausgeführt.


Das klingt gut, aber ich kann mir unter Blechfederbügeln nichts 
vorstellen.

Eine kurze Google-Suche hat auch kein Licht ins Dunkel gebracht, kann 
jemand einen Link oder ein Bild verlinken?

Wo könnte man die denn kaufen?
Und viel wichtiger, wie lautet der englische Begriff :) ?

Danke!

von J. S. (pbr85)


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-Tom-Tom- schrieb:
> Danish B. schrieb:
>> Welche Möglichkeiten gibt es, die LED dauerhaft an dem Kühlkörper zu
>> befestigen? Ich möchte mich ungern darauf verlassen, dass die 50W
>> Heizung sich löst und das Die verglüht...
>
> Kauf dir diese LED auf nem Star (diese Leiterplatten mit Alu-Kern), die
> haben meist Bohrungen um diese auf einem großen Kühlkörper zu
> befestigen.
> Oder lass dir eine Leiterplatte fertigen. Im Reflow-Ofen oder zur not
> auf ner alten Herdplatte kannst du die LED dann auflöten.

Aufwachen, dann schreiben. Das ist eine COB und kein Emitter, die gibt 
es nicht auf Starplatinen und diese machen hier auch nicht den 
geringsten Sinn. Und selbstverständlich kann man diese wunderbar mit 
Wärmeleitklebern befestigen, oder eben mechanisch angepresst + WLP. Ich 
habe hier eine 115W COB mit Wärmeleitkleber befestigt und diese läuft 
einwandfrei, wobei auch der Kühler richtig dimensioniert ist und nie 
60°C überschreitet. Das Problem bei Wärmeleitklebern auf Basis von 
Epoxidharz ist nämlich, dass wenn diese in die Nähe der 
Glasübergangstemperatur kommen, auch die Klebekraft nachlässt. Diese 
liegt hier meistens um die 100°C, aber so heiß darf der Kühler bei einer 
LED sowieso nicht werden ohne starke Einbusen bei der Lebensdauer zu 
haben.

Zum Thema Filterung der Blauanteile: Totaler Quatsch. Wenn man wärmeres 
Licht haben will, nimmt man eben eine niedrigere Farbtemperatur. Aber 
dann hat man eben Warmweiß, und dieses ist bei der Wiedergabe von 
Blautönen wieder schlecht, einfach prinzipbedingt. Man schau sich die 
Wiedergabe von Blautönen unter Glühlampenlicht an: Eine Katastrophe, 
obwohl die Farbwiedergabe eigentlich 100 beträgt.

Man muss also gucken und entscheiden, was man überhaupt haben will. Die 
Mittagssonne ist z.B. auch nicht gelb, wie viele meinen, sondern 
kaltweiß mit ~5500K ( Auf der Erdoberfläche, im Weltraum sind es ~5800K) 
und hat sehr, sehr viel Blau. Aber eben auch sehr viel Grün, Gelb, 
Orange, Rot usw. sodass man eine sehr gute Farbwiedergabe über das ganze 
Spektrum hat.

Ich persönlich liebe 4000K LEDs mit >90er Farbwiedergabe, habe die XP-G3 
von Cree im Badezimmer. Ist nicht so kalt wie 6000K oder so, sondern 
eben ziemlich neutral und mit richtig geiler Farbwiedergabe. Bin immer 
wieder erstaunt, wie gut alle Farbtöne wieder gegeben werden. Man hat 
richtig leuchtende Blau- und Gelb- sowie Rottöne. Davor hatte ich eine 
ESL mit 830er Spektrum und es ist ein gewaltiger Unterschied.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Für Beleuchtungszwecke sollte man Halogenlampen nehmen, nur die liefern
> echtes Licht.

Na dann aber schnell. Ab dem 01.09.2018 dürfen dank der 
EU-Lampenverordnung auch die ersten Halogenlampentypen nicht mehr in 
Verkehr gebracht werden.

von Wolfgang (Gast)


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E. S. schrieb:
> Zum Thema Filterung der Blauanteile: Totaler Quatsch. Wenn man wärmeres
> Licht haben will, nimmt man eben eine niedrigere Farbtemperatur.

Es geht um das bei LEDs mit ihrer blauen Primär-LED immer mehr oder 
weniger ausgeprägte Grün-Loch im Spektrum. Eine Glühlampe besitzt nie 
einen so ausgeprägten Blau-Peak.

von Markus L. (rollerblade)


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Danish B. schrieb:
> Da käme z.B. die Cree XLAMP 1945 in Frage.
Hol Dir einen Bridgelux Vero 29 COB, ein dazu passendes Anschlußkabel, 
einen Kühlkörper von Mechatronix, z.B. den ModuLED Xtra 9980-B für 50W 
el. Leistung = ca. 37W Wärmeleistung, und eine Wärmeleitpaste, z.B. 
Electrolube HTCP, dann hat sich die Befestigungs- und Anschlußfrage von 
selbst gelöst.

von J. S. (pbr85)


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Wolfgang schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Zum Thema Filterung der Blauanteile: Totaler Quatsch. Wenn man wärmeres
>> Licht haben will, nimmt man eben eine niedrigere Farbtemperatur.
>
> Es geht um das bei LEDs mit ihrer blauen Primär-LED immer mehr oder
> weniger ausgeprägte Grün-Loch im Spektrum. Eine Glühlampe besitzt *nie*
> einen so ausgeprägten Blau-Peak.

Du meinst, sie hat dieses Tal im türkisen Bereich nicht. Aber allgemein 
sind Glühlampen eine Katastrophe im Blaugrünbereich und haben daher auch 
keinen Peak im Blaubereich.

Was LEDs angeht: deswegen nimmt man ja welche mit guter Farbwiedergabe, 
da ist dieses Tal im türkisen Bereich deutlich kleiner. Das Problem bei 
Filterscheiben wäre, dass man die Farbtemperatur senkt und 
möglicherweise allgemein auch die Farbe ruiniert, sprich man bekommt ein 
wärmeres Licht mit einem Grünstich. Abgesehen davon sinkt der 
Wirkungsgrad durch das Wegfiltern.

von Michael B. (laberkopp)


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E. S. schrieb:
> Was LEDs angeht: deswegen nimmt man ja welche mit guter Farbwiedergabe,
> da ist dieses Tal im türkisen Bereich deutlich kleiner.

Na ja, selbst die guten Optisolis haben ein deutliches Tal bis 40%
http://www.nichia.co.jp/specification/products/led_spec/NF2W757GT-F1-E(5056)Rfa00%20Rfc00.pdf
Und die gibt es nur in kleinen Leistungen.

Normal ist so:
http://vorsam.uni-ulm.de/ASP/OArchiv_Images.asp?OrdnungsNr=O%2D156

von J. S. (pbr85)


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Michael B. schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Was LEDs angeht: deswegen nimmt man ja welche mit guter Farbwiedergabe,
>> da ist dieses Tal im türkisen Bereich deutlich kleiner.
>
> Na ja, selbst die guten Optisolis haben ein deutliches Tal bis 40%
> 
http://www.nichia.co.jp/specification/products/led_spec/NF2W757GT-F1-E(5056)Rfa00%20Rfc00.pdf
> Und die gibt es nur in kleinen Leistungen.
>
> Normal ist so:
> http://vorsam.uni-ulm.de/ASP/OArchiv_Images.asp?OrdnungsNr=O%2D156

Ja, das ist immer noch die (kleine) Schwäche von LEDs. Mir ist zumindest 
bisher noch keine weiße LED untergekommen, die ein Spektrum ohne dieses 
Tal aufweist. Da muss man mit monochromatischen LEDs nachhelfen. Aber so 
schlimm ist diese Lücke wie gesagt nicht, wenn man >90 CRI LEDs hat.

Was den zweiten Link angeht: Der Autor hat das Spektrum der (nicht mehr 
senkrecht stehenden) Sonne mit dem einer Glühlampe verwechselt oder 
irgendwas anderes stimmt da nicht. Laut dem Wienschen 
Verschiebungsgesetz liegt das Emissionsmaximum eines 
Schwarzkörperstrahlers bei ~3000K im infrarotem Bereich. Die Sonne mit 
ihren ~5800K bei ~505nm, während die Grafik ein Maximum bei ~600nm 
zeigt. Das kann also unmöglich eine Glühlampe sein, oder eine die mit 
Überstrom betrieben und das Licht gefiltert wurde. Wenn man die Formel 
nach T umstellt, erhält man nämlich eine Temperatur von >4800K für die 
Glühwendel ...

: Bearbeitet durch User
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