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Postby omega » 14 Mar 2015 18:35
Hallo Robert,

Wuestenrose wrote:Hast Du jetzt eigentlich mal ausgerechnet, wie groß der Unterschied im Wärmewiderstand eines Kühlblechs aus Alu und eines gleichdimensionierten aus Stahl ist?

und was soll das bringen? Hier geht es um Edelstahl (V2A, 15W/m/K) und nicht Stahl (48-58W/m/K). Du gehst davon aus, daß Du mit diesem Rechner von Stahl auf Edelstahl schließen kannst, wenn Du die Unterschiede des Wärmewiderstandes der dort aufgeführten Metalle in Betracht ziehst?
Ich denke, der Rechner tickt auch nicht ganz richtig. Ich kann mir nicht vorstellen, daß ein 1mm dickes Alublech einen um 1/3 niedrigeren Wärmewiderstand aufweisen soll als ein Sternkühlkörper (ø47 x h50) mit derselben Oberfläche.

Die Wärmeenergie muß von der Wärmequelle ausreichend gut zur gesamten Oberfläche des Kühlkörpers transportiert werden können. Nur so kann der Kühlkörper über freie Konvektion die Wärme überhaupt abgeben. Die Konvektion lebt von der Temperaturdifferenz Kühlkörperoberfläche und Luft. Ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials zu gering, kommt es zum Wärmestau an der Wärmequelle und die Wärme gelangt nur unzureichend zur Kühlkörperoberfläche.
In einem Material wie V2A mit einer um 12,4fach geringeren Wärmeleitfähigkeit als Aluminium (186W/m/K) wird die Wärme 12,4fach schlechter transportiert als in Aluminium. Leitest Du in ein Alublech an einem Ende einen bestimmten Betrag Wärmeenergie, so daß sich zum anderen Ende ein Temperaturgefälle von 5K ergibt, wird sich beim selben Wärmeenergiebetrag und selber Blechgröße bei V2A ein Temperaturgefälle von 62K einstellen. Das bedeutet, daß sich das V2A-Blech an der Wärmequelle erheblich stärker erwärmt als das Alublech, eben weil es die zugeführte Wärme schlechter weiterleiten kann.
Bei einer mittig positionierten Wärmequelle sehen diese Zahlen anders aus, trotzdem halte ich daran fest: V2A ist ein denkbar ungünstiges Kühlkörpermaterial.

Grüße, Markus
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Postby Zeltinger70 » 14 Mar 2015 21:01
Servus,

habe mir heute nachmittag die Zeit genommen. :wink:

Versuchsaufbau:

Edelstahlblech 970 x 135 x 2 mm.
Darauf habe ich zwei der Alustreifen mit 42 SSC 5630 4000K augeschraubt, darunter WLP.
Freie Konvektion, Außentemperatur im Keller 12 Grad.
Das Labornetzteil habe ich auf 1400 mA und 24V eingestellt.
Die beiden parallel betrieben Streifen liefen dann mit 1380 mA und 23,4V.
Gehe ich davon aus dass ca. 70 % Wärme abzugeben sind:
23,4V x 1380 mA = 32,292 Watt x 0,7 = 22,6044 Watt Wärme.

Nach 70 Minuten das für mich überraschende Ergebnis:
direkt neben den Streifen und auf der Rückseite war das Blech sehr angenehm anzufassen, weitab von "Fingerweg".
Gefühlt lag die Temperatur nur leicht über Körpertemperatur ...
daraufhin habe ich nochmals die Schrauben überprüft, sie waren alle angezogen und die Streifen lagen vollflächig plan auf.

Nun habe ich auf 1309,5 cm² etwa 22,6 Watt Wärme zugeführt.
Bei der Kühlfläche der vorhandenen Abdeckung sind es 6300 cm² und 67,8 Watt.
D. h. die 4,8fache Fläche muss die 3fachen Watt kühlen.
Klingt für mich gut.
Jedoch wird die Umgebungstemperatur wohl im Zimmer seltenst 12° haben.
Denke jedoch selbst bei 25 oder 30° dürfte die Kühlleistung ausreichen.
Auch wenn ich die von Moritz favorisierten 48 XP G2 verwende, oder mich für die XM-L U entscheide reicht die Kühlleistung aus.

Glauben kann ich es jedoch irgendwie nicht so recht ...

Liegt der Fehler in meinem Versuchsaufbau?

Evtl. kaufe ich mir doch noch ein Thermometer ... kann jemand ein taugliches und günstiges empfehlen?

Gruß Wolfgang
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Postby Wuestenrose » 14 Mar 2015 23:31
'N Abend...

Zeltinger70 wrote:D. h. die 4,8fache Fläche muss die 3fachen Watt kühlen.
Klingt für mich gut.

Für mich auch und Fehler bei Deinem Versuchsaufbau sehen ich keinen, wenn die Streifenplatine satt und vollflächig aufliegt. Wie heiß (nach dem Fingerthermometer) wird denn der Streifen selbst?

Grüße
Robert
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Postby Zeltinger70 » 15 Mar 2015 08:07
Servus Robert,

Wie heiß (nach dem Fingerthermometer) wird denn der Streifen selbst?

Ich kann den Finger problemlos auf dem Streifen lassen.

Heute nachmittag oder abend bekomme ich ein Multimeter mit Temperaturfühler,
werde dann Zahlen liefern.

Gruß Wolfgang
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Postby MajorMadness » 15 Mar 2015 12:15
Hört sich für mich auch plausibel und zumutbar an. Die Temperatur genau zu wissen ist natürlich sehr wichtig. Leicht über Körpertemperatur kann 37°C + 2-3°C sein, kann aber 32°C+2-3°C sein wie bei mir grade mit Infrarot Thermometer an Fingern gemessen.
Rechnen wir die 28°C über Raumtemperatur, 3 fache Watt und 4,8 fache Fläche kann man mit 17,5°C Erwärmung und <40°C im Sommer rechnen. Finde ich in Ordnung, obwohl ich im Sommer dann nicht mit der Hand die Abdeckung lange auf halten möchte. :D
Da die XP-G2 und XM-L Ux effizienter sind als die Streifen, heißt mehr Licht bei weniger Watt und Abwärme erzeugen denke Ich du kannst alles 3 als Möglichkeit in Erwägung ziehen.

@ Markus: V2A ist nicht das beste Kühlkörpermaterial, aber wie du siehst kann man es verwenden. Ein denkbar ungünstiges Kühlkörpermaterial ist z.B. Holz, Glas oder Beton. Metalle, egal ob nun Stahl, Edelstahl oder andere kann man durchaus verwenden solange man die Eigenschaften beachtet und die zugeführte Wärme nicht übertreibt wie Wolfgangs Versuch zeigt. Da solltest du deine manifestierte Meinung evt. überdenken und dich nicht auf Irgendwelche anders wertig bestimmte Zahlen verlassen. Ich glaube dein Fehler ist einfach das du versuchst Wärmeleitfähigkeit zu Kühlleistung um zu rechnen. Wenn du Lust hast kauf doch einfach mal verschiedene Metallplatten in fester Größe und montiere da mittig immer die gleiche LED drunter und dann mess alles mal durch und bestimme die Temperaturen. Wäre sicher ein toller Beitrag für dieses Forum und ein Klasse weg um deine Theorie in die Praxis um zu setzen.
Beste Grüße Moritz
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Postby Zeltinger70 » 15 Mar 2015 16:45
Servus,

habe nun die Meßdaten.
Versuchsaufbau unverändert.

Nach 75 Minuten Dauerbetrieb habe ich folgendes mittels Temperaturfühler eines Multimeters gemessen:

Stripe selbst, Messung direkt neben dem Emitter: 40°
Rückseite des Edelstahlbleches, hinter dem aufgeklebten Streifen: 35°
Emitter selbst: 60 - 74°

Ich habe die Messungen mehrfach an verschiedenen Stellen durchgeführt.
Schwankungen von 3 bis 4° waren zu messen, obige Angaben sind die Maximalwerte.

Was mich überrascht dass die Emitter sehr stark verschieden heiß werden.
In der Bedienungsanleitung des Multimeters ist eine Meßungenauigkeit von +/- 2 % Angegeben.
Deshalb habe ich pauschal zu den gemessenen Werten 2° hinzugerechnet.

@ Moritz

Da die XP-G2 und XM-L Ux effizienter sind als die Streifen, heißt mehr Licht bei weniger Watt und Abwärme erzeugen denke Ich du kannst alles 3 als Möglichkeit in Erwägung ziehen.


Ja, sehe ich auch so. Letztlich wird mein Bekannter entscheiden was er will. Nun jedoch kann ich ihm diese drei Möglichkeiten ruhigem Gewissens vorschlagen.
Evtl. entscheidet er sich ja auch noch für die Wasserkühlung ...

Als nächstes schlage ich ihm dann eine Dimmung vor. :D

Gruß Wolfgang
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Postby Wuestenrose » 15 Mar 2015 19:43
'N Abend...

Zeltinger70 wrote:Rückseite des Edelstahlbleches, hinter dem aufgeklebten Streifen: 35°
Emitter selbst: 60 - 74°

Das wundert mich ehrlich etwas, denn das bedeutete, daß der Wärmeübergang von der LED zur Streifenplatine miserabel ist und eigentlich ein Grund, diese Streifen nicht zu kaufen.

Kannst Du mal den Händler mit Deinen Meßergebnissen konfrontieren?

Grüße
Robert
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Postby Zeltinger70 » 15 Mar 2015 20:56
Servus Robert,

hat mich auch gewundert ...

Kannst Du mal den Händler mit Deinen Meßergebnissen konfrontieren?


Ja, kann ich machen, jedoch nicht aufgrund eines Aufbaues und einmaligem Messen.

In den nächsten Wochen möchte ich die Beleuchtung in einem Kinderzimmer mit diesen Streifen ralisieren.
Dann kann ich nochmals messen.
Die Streifen werden jedoch auf Coverline-Teilstücke in 50 cm Länge geschraubt.
Fällt das Messergebnis ähnlich aus, dann schreibe ich den Verkäufer an.

Gruß Wolfgang
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Postby omega » 16 Mar 2015 00:44
Hallo Moritz,

MajorMadness wrote:@ Markus: V2A ist nicht das beste Kühlkörpermaterial, aber wie du siehst kann man es verwenden.

na ja, 16,8W auf 50cm² Fläche einer Mid-Power-LED-Leiste verteilt, ist keine Maßstab dafür, ob V2A als Kühlkörper für LEDs geeignet ist. Das sind magere 0,34W/cm².
Eine XM-L auf Star @1000mA möchte ca. das 3-fache an Wärme pro cm² an das V2A-Blech abgeben, ein COB-Modul das 15-fache (Vero 13 @500mA).
EDIT: ob Brutto- oder Netto-Watt ist ja egal. Es kommt auf den Vergleich an.

Packt V2A die XM-L, ok, das COB-Modul packt er aber ganz sicher nicht.

Ein denkbar ungünstiges Kühlkörpermaterial ist z.B. Holz, Glas oder Beton.

Das sind überhaupt keine Kühlkörpermaterialien. Die werden zum Bauen oder Dämmen benutzt.

Metalle, egal ob nun Stahl, Edelstahl oder andere kann man durchaus verwenden solange man die Eigenschaften beachtet und die zugeführte Wärme nicht übertreibt wie Wolfgangs Versuch zeigt.

Wolfgang möchte XM-L @1050mA einsetzen. Das sind 3W auf ca. 3cm². Mit seinem Mid-Power-LED-Versuch ist noch gar nichts bewiesen.

Wenn du Lust hast kauf doch einfach mal verschiedene Metallplatten in fester Größe und montiere da mittig immer die gleiche LED drunter und dann mess alles mal durch und bestimme die Temperaturen.

Einerseits wäre das sicher interessant, aber andererseits vergebene Müh, da Kupfer und Aluminium bei LEDs allseits anerkannt sind, V2A nicht. Wozu andere Materialen testen? Das haben andere vor Äonen alles schon durchgekaut. Ich werde das Rad nicht neu erfinden.

Grüße, Markus
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Postby Zeltinger70 » 20 May 2015 19:17
Servus,

gebe mal den Stand der Dinge bekannt:

verbaut werden 5 Stripes mit einem HLG-80-24B und einem Poti dimmbar.

Als Kühlfläche dient 180 x 35 cm AluBlech 3 mm dick, unter die Streifen kommen nochmals AluFlachstangen ca. 5 mm dick und 3 cm breit, etwas länger als die Streifen.
Das Mittel-Teil der Abdeckung muss erst gefertigt werden ...
der Baubeginn verschiebt sich auf Juli/August.

Hätte ich gewusst er baut das der Kühlung dienenden Mittelteil der Abdeckung aus Alu neu, hätten wir uns die ganze Diskussion bezüglich Kühlverhalten von Edelstahl sparen können. :wink:

Wenn es neues gibt, melde ich mich.

Gruß Wolfgang
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