Hallo Community! Ich habe vor einen "Unterwasser-Baustrahler" mit 500W aus 18x CREE XHP-70 zu basteln. In diesem Topic geht es um die Entwärmung. Es werden 18x XHP(mit jew. 28W max) auf einer runden Platine mit Alukern (Durchmesser 76mm) montiert. Die Led hat einen R_JSolder von 0.9 W/K und eine max. T_J von 150 Grad. Die LEDs werden folgendermaßen montiert: Led -> PCB -> Wärmeleitpaste -> Alugehäuse -> Wasser. Die Lampe wird ausschließlich Unterwasser betrieben. Wassertemperatur von 10 Grad. Wie kann ich nun berechnen ob meine mechanische Konstruktion die Wärme so abführen kann, dass T_J nicht überschritten wird? Cree empfiehlt mit einer Verlustleistung von 75% zu rechen. Wären bei mir dann max. 375W Das Gehäuse ist 97mm im Durchmesser und 32mm tief Gruß Max
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Ich würde es versuchen zu vermeiden die LED's bei 150°C Junction zu Betreiben, ist nicht unbedingt förderlich für die Lebensdauer und das macht auch nicht jede Aluleiterplatte mit. Falls die berechneten 375W stimmen (habe ich nicht überprüft; bei hohen Die-Temperaturen sinkt die Effizienz...) Berechnet sich der der notwendige Wärmewiderstand wie folgt: (150°C-10°C)/375W=0,3734K/W Das kann trotz Alu schon an der Leiterkarte scheitern.... Das setzt aber vorraus, dass sich die Wassertemperatur bei der Verlustwärme nicht erhöht... Um das Projekt halbwegs realistisch erfolgreich realisieren zu können sollte man erstmal die Verlustleistung reduzieren.
Maximilian K. schrieb: > die Entwärmung. Einfach von Kühlung zu sprechen, wie jeder normale Mensch, ist Dir nicht abgehoben genug?
Es gibt Unterwasser-LED-Scheinwerfer, die dann eine Kupfer-Heatpipe an die Außenseite führen und Eloxiertes Aluminium als Wärmetauscher nutzen um die Wärme ans Wasser abzugeben. Diese dürfen dann auch nur unter-Wasser betrieben werden.
Paul schrieb: > Einfach von Kühlung zu sprechen, wie jeder normale Mensch, ist Dir nicht > abgehoben genug? Naja Thermodynamisch trifft Entwärmung eher zu als Kühlung....
Entropie schrieb: > Naja Thermodynamisch trifft Entwärmung eher zu als Kühlung.... Prima, dann kann er ja Klimaanlagen bauen. In der Elektronik spricht man üblicherweise von Kühlung wenn es um die Abfuhr von Wärme geht. Man sollte mit den Fachbegriffen schon im richtigen Gebiet bleiben.
Ich würde einen Vorversuch machen, mit einem Heizwiderstand in dem Gehäuse. Meine bedenken wären, dass das erwärmte Wasser als dünne Schicht am Gehäuse klebt und damit die 10°C nicht zum Tragen kommen. 375W ist schon eine Hausnummer ohne Zwangsbewegung des Wassers (Pumpe).
Paul schrieb: > Abfuhr von Wärme Entwärmung.... Und dabei noch zwei Worte gespart. Sic est demonstrandum. Die Physik gilt halt auch in der Elektronik. Auch wenn es sich da umgangssprachlich anders eingebürgert hat, eignet sich dann halt schlecht um den "Besserwisser" raus hängen zu lassen.
Hallo. Vielen Dank für deine Sinnvolle Antwort. Die verlustleistung lässt sich im ersten augeblick nicht reduzieren, da die 500W fix sind. Den Widerstand konnte ich selbst auch ausrechnen. Die einzige Stellschraube die mir bleibt ist das Gehäuse.
Ich würd sagen: 1. Testen, ob deine Grundplatte die Wärme aufnehmen kann. 2. head pipe ähnlich wie ein CPU in einem Laptop basteln 3. die Oberfläche von dem Strahler vergrößern ( kühlrippen, durchgangsbohrungen Gehäuse) und aktiv für Wasserumströhmung sorgen!
Matthias S. schrieb: > 3. die Oberfläche von dem Strahler vergrößern ( kühlrippen, > durchgangsbohrungen Gehäuse) und aktiv für Wasserumströhmung sorgen! Dies idealerweise als sog. "igeltacheln", weil dann die Orientierung im Wasser nicht so tragend ist wie bei Längsrippen. Und oft hat man ja in der Praxissituation keine perfekte Ausrichtmöglichkeit.
Entropie schrieb: >> Einfach von Kühlung zu sprechen, wie jeder normale Mensch, ist Dir nicht >> abgehoben genug? > > Naja Thermodynamisch trifft Entwärmung eher zu als Kühlung.... Ich wusste noch garnicht, dasa ich einen Entwärmungsschrank in der Küche stehen habe. Da hole ich immer meine Entwärmungs- würfel für meine Geräte raus.
Harald W. schrieb: > Ich wusste noch garnicht, dasa ich einen Entwärmungsschrank > in der Küche stehen habe. Da hole ich immer meine Entwärmungs- > würfel für meine Geräte raus. Wow auf die Idee ein passiv Wärmeabstrahlendes Objekt mit einem Meisterwerk der Ingenieurskunst, welches dabei auch noch Energie verbraucht oder einem System mit Phasenumwandlung (Enthalpie und so...) zu vergleichen bin ich noch nicht gekommen... Aber bei manchen kommt's halt kalt rein und bei anderen geht die Wärme raus... Der eine ist vielleicht ein Ingenieur und der andere eine Hausfrau. Die Zuordnung überlasse ich dem Leser...
Wenn du schon die LEDs unbedingt an der Kotzgrenze betreiben willst, dann spendiere ihnen statt Alukern- doch besser gleich Kupferkernplatinen https://de.aliexpress.com/item/32891156864.html?gatewayAdapt=glo2deu&spm=a2g0o.9042311.0.0.27424c4dWSSuV0 Besser wäre es, statt 18 LEDs an der Grenze zu fahren, 24 oder 25 Stck mit entsprechend weniger Leistung zu fahren. Das Ganze Projekt muß dadurch nicht automatisch teurer werden. Alukernplatinen sind günstiger, als welche mit Kupferkern, auch die Wärmeabfuhr dahinter wird entspannter, da die Wärmeabgabe über eine größere Fläche erfolgt. Ganz nebenbei steigt auch noch der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der LEDs.
Auf jeden Fall ein interessantes Projekt. Ganz mutig wäre eine "Siedekühlung", d.h statt die 4,19kJ/(K kg) könntest Du die 2205kJ/kg nehmen und das Wasser mit 100°C weg dampfen. Der Auftrieb der Blasen könnte dabei die Strömung sicher stellen, ganz ohne Pumpe oder Quirl. Dann bräuchtst Du aber den umgekehrten Weg: wenig thermische Masse, möglichst direkte Anbindung der LED-PCB an das Wasser.
Maximilian K. schrieb: > Die LEDs werden folgendermaßen montiert: > Led -> PCB -> Wärmeleitpaste -> Alugehäuse -> Wasser. Beschreibe mal anhand vom ersten Bild deinen Aufbau etwas genauer
Man könnte den "Puk" auch noch mit einer transparenten Flüssigkeit, wie Silikonöl o.ä. fluten. Dann wird die Wärme nicht nur über den Boden, sondern auch von der Vorderseite abtransportiert ;-)
Maximilian K. schrieb: > Hallo Community! > > Ich habe vor einen "Unterwasser-Baustrahler" mit 500W aus 18x CREE > XHP-70 zu basteln. > > In diesem Topic geht es um die Entwärmung. Es werden 18x XHP(mit jew. > 28W max) auf einer runden Platine mit Alukern (Durchmesser 76mm) > montiert. > > Die Led hat einen R_JSolder von 0.9 W/K und eine max. T_J von 150 Grad. > > Die LEDs werden folgendermaßen montiert: > Led -> PCB -> Wärmeleitpaste -> Alugehäuse -> Wasser. > > Die Lampe wird ausschließlich Unterwasser betrieben. Wassertemperatur > von 10 Grad. > > Wie kann ich nun berechnen ob meine mechanische Konstruktion die Wärme > so abführen kann, dass T_J nicht überschritten wird? > > Cree empfiehlt mit einer Verlustleistung von 75% zu rechen. Wären bei > mir dann max. 375W > > Das Gehäuse ist 97mm im Durchmesser und 32mm tief > Gruß Max 97mm Durchmesser und 32mm Tiefe als Zylinder oder sind da noch Kühlrippen vorhanden? Grundsätzlich: Du kannst zur Sicherheit mit der natürlichen Konvektion rechnen, dafür nimmst du die Abmessungen deines Gehäuses und berechnest die Grashofzahl mit der du dann die Wärmeübergangszahl vom Gehäuse zum Fluid berechnen kannst. Das Fluid ist hier dann natürlich das Wasser und die Stoffwerte gehen hier auch in die Grashofzahl ein. Aber nebenbei eine kleine Empfehlung, welche dir die technische Lösung stark vereinfachen würde: Vergiss die XHP-70. Diese LED ist veraltet und es gibt mehr als genug COBs mit besserem Wirkungsgrad. Ja auch von Cree. Hier wäre es daher auch erstmal zielführend, zu überlegen, wie viel Licht du brauchst.
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Die Lichtfarbe ist unter Wasser eigentlich egal. Trimm deinen Aufbau auf weit über 100lm/W. Deine LED sind ziemlich veraltet. Schau dir mal die XLamp CMU Family LEDs an. Mit bis zu 170 lm/W brauchst du nurnoch 300W herauszubekommen.
Martin S. schrieb: > Die Lichtfarbe ist unter Wasser eigentlich egal. Trimm deinen Aufbau auf > weit über 100lm/W. Deine LED sind ziemlich veraltet. > > Schau dir mal die XLamp CMU Family LEDs an. Mit bis zu 170 lm/W brauchst > du nurnoch 300W herauszubekommen. Na ja, Kaltweiß 6000-7000K mit einer Farbwiedergabe <70 und max. Lichtausbeute ist eher vorteilhaft, da das Lichtschlucken von Wasser bei 500nm los geht und über 600nm richtig stark wird. Minimum ist bei 415nm und dann steigt es. Das oben emfohlene Spektrum ist da der beste Kompromiss aus Reichweite und ausreichender Farbwiedergabe und damit auch Augenempfindlichkeit. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Water_light_absorption_coefficient.gif
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Maximilian K. schrieb: > Die LEDs werden folgendermaßen montiert: > Led -> PCB -> Wärmeleitpaste -> Alugehäuse -> Wasser. > > Die Lampe wird ausschließlich Unterwasser betrieben. Wassertemperatur > von 10 Grad. > > Wie kann ich nun berechnen ob meine mechanische Konstruktion die Wärme > so abführen kann, dass T_J nicht überschritten wird? Ich würd mich nicht auf Berechnungen verlassen und das daher nicht ohne einen Temperaturfühler neben den LEDs machen mit dem der Strom mit steigender Temperatur abgereglt wird... Allerdings frage ich mich wie Du die 18 LEDs verschalten willst. Thermisch sinnvollerweise in der 6V-Konfiguration, doch über die Isolation steht nix im Datenblatt... und ob die Isolation bei den Die-Temperaturen lange die dann nötigen 110V DC ertragen wird? Wenn Du nicht mit 110V da hineinfährst... auch gut, dann mußt Du halt mehrere Kabel die knapp 5A tragen wasserdicht ins Gehäuse bringen... und die Stromregelung wird dann komplizierter. Alles kein Problem - nur kein Platz. und lt. Cree soll man auch nicht in eine LED hineinschauen weil Blendgefahr... 18 Stk von denen auf einen Platz... viel Spaß beim Inbetriebnehmen. Viel Vergnügen bei dem Ding, vielleicht zeigst Du mal Bilder wenn es denn einmal läuft.
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