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Postby Wuestenrose » 08 Jan 2014 14:51
Hallo,

LED-TECH.de nennt mit Sicherheit absichtlich falsche Werte. Die 1,7 K/W sind dem Diagramm entnommen, das der Hersteller selbst für den Kühlkörper angibt.

Ich will auch Fischerelektronik nicht unterstellen, unzutreffende Angaben zu machen, aber wenn ich mir Kühlprofile ansehe, die es bei beiden Anbietern (Fischer und bei Alutronic) gibt, dann sind die Wärmewiderstände bei Alutronic zurückhaltender. Fischer hat halt eine Meßmethode, die einen geringeren Wärmewiderstand ergibt.

Bei den 1,7 K/W bin ich nach wie vor sehr skeptisch.

Grüße
Robert
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Postby joerg5324 » 08 Jan 2014 15:46
Hallo Micha,

jacmic wrote:Den Angaben im Shop kann man also nicht trauen?


Doch, natürlich kannst Du das. Zumindest prinzipiell. Das Problem ist, dass die Höhe der abgeführten Wärme von etlichen Parametern abhängt. Die Konvektion ist z. B. davon abhängig, in welcher Lage Du den Kühlkörper betreibst. Hängt er senkrecht und frei im Raum, kann die erwärmte Luft schön zwischen den Rippen abziehen und von unten kalte Luft nachströmen. Der Hersteller wird das also, um ein für ihn möglichst gümstiges Ergebnis zu erreichen, so machen. Bei Dir hängt der Kühlkörker dann vielleicht schräg, oder gar waagerecht, und Du kommst nicht auf den angegebenen Wert. Oder Du hast am oberen Ende, da, wo bei völlig freier Montage die warme Luft abzieht, ein Montageblech, dass die Rippen ganz oder teilweise verdeckt. Oder Du hast ein Gehäuse um den Kühlkörper. Ist das oben und unten offen kann es sogar sein Du kommst durch Kamineffekte auf einen besseren Wert. Ist das Gehäuse oben zu, wieder schlechter. Das ist alles nicht trivial berechenbar und deswegen läßt man etwas Spielraum nach oben. Das hast Du mit Deinem Modell schon getan und kannst den problemlos so einsetzen.

VG Jörg
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Postby Wuestenrose » 08 Jan 2014 16:11
Wuestenrose wrote:LED-TECH.de nennt mit Sicherheit absichtlich falsche Werte.


Ups… Da fehlt ein "keine".

Der Satz sollte eigentlich lauten: LED-TECH.de nennt mit Sicherheit keine absichtlich falsche Werte. Schau mal dieses Kühlprofil an: http://www.ohmite.com/cat/sink_s.pdf. Das schafft in der Ausführung Alu-blank bei 70 mm Durchmesser und 50 mm Höhe bei natürlicher Konvektion gerade mal 4 K/W, obwohl es eine größere Oberfläche besitzt als der Klotz von Fischer.

Hier habe ich mich ja schon mal drüber ausgelassen, daß ich für den sicheren Betrieb der 4er XP-G bei 700 mA einen maximaler Wärmewiderstand von 3 K/W für notwendig halte. Ich bin der Überzeugung, der komische Alu-Klotz von Fischer kann das nicht leisten.

Grüße
Robert
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Postby Biotoecus » 08 Jan 2014 16:31
Hallo Robert,

wow, das ist ja mal ein komplett anderes Datenblatt zu Kühlkörpern.

Ich hatte mir die 4-fach Cree damals auf einfache Weise auf den Sternkühlkörper gerechnet.
Funktionieren tut das.
Nur weiß ich mittlerweile nicht mehr warum. :lol:

Das die Angaben von Led-Tech abweichend zu Fischer sind, war mir allerdings bekannt.

Wenn die Datenlage allerdings so ist, dann wirds ja mitunter wirklich doof.
Und das meine ich völlig wertungsfrei.

Beste Grüße
Martin
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Postby Wuestenrose » 08 Jan 2014 19:23
Hallo,

Natürlich funktioniert das :cool:. Ist nur die Frage, wie lange :wink:.

Abgesehen von den roten und rot-orangen LEDS darf die Sperrschichttemperatur 150 °C betragen. Die von mir zugrundegelegten 85 °C sind noch ein gutes Stück weit davon entfernt. Ich habe diese Temperatur zum einen deshalb gewählt, weil sie meines Erachtens zum einen einen guten Kompromiss zwischen Kühlaufwand und Lichtausbeute/Lebensdauer darstellt und zum anderen mehr und mehr Hersteller dazu übergehen, ihre LEDs bei den deutlich praxisgerechteren 85 °C zu spezifizieren anstatt bei realitätsfernen 25 °C.

Grüße
Robert
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Postby jacmic » 08 Feb 2014 20:09
Hallo zusammen,

hat etwas gedauert. Ich hatte mir erst ein Thermometer besorgt. 2 Wochen Lieferzeit aus Fernost.
Musste dann feststellen, dass Infrarot und Alu überhaupt keine Kombi ist um halbwegs verlässliche Messergebnisse zu erhalten. Wer lesen kann...... :sceptic:
Dann nochmal einen "normalen" Messfühler bestellt. Naja Lehrgeld!

Nun zur Lampe. Erstmal ein paar Bilder.






Gemessen habe ich am Kühlkörper 62Grad, daraufhin habe ich an der Rückseite noch ein paar Rillen reingefräst.
Diese haben aber auf Grund der fehlenden Luftzirkulation nicht den gewünschtenen Erfolg gebracht.
Ich lande nun bei 57Grad Kühlkörpertemperatur.

Die 4er XP-G Starplatine wurde zu konsistent zu 4 K/W vermessen (für alle 4 zusammen). Mit 700 mA bestromt, erwärmt sich die Sperrschicht der 4er XP-G rund 36 Grad über Kühlkörpertemperatur. Lässt man 85 C zu, darf bei einer angenommenen maximalen Umgebungstemperatur von 30 C der Kühlkörper für eine 4er Platine keinen geringeren Wärmewiderstand als 3 K/W besitzen.


Wenn ich nun von Robert die gerechneten 36 Grad über Kühlkörper annehme, dann hat die Sperrschicht 93 Grad.
@Robert
Könntest Du mir bitte mal die Rechnung aufstellen, die dahinter steckt?

Da ich ja offensichtlich nicht alleine hier im Forum bin , für den LED komplett Neuland ist wäre es sehr hilfreich, alles nochmal zusammenzufassen. Mir ist immer noch nicht ganz klar, wie die einzelnen Herstellerangaben in die Berechnung einfließen, da in diesem Fall auch noch 4 LED auf einer Platine sind.

Herstellerangaben:

Sperrschicht Temp. max 150° C
Thermal resistance, junction to solder point LED 6K/W (gilt das pro LED oder für alle vier auf der Platine?)
Wärmewiderstand Starplatine und Klebepad laut Internet 2K/W
Forward Vortage 3,2 Volt bei 700mA

Folgendes würde ich rechnen:

150°C max Sperrschicht - 30°C Sicherheit - 30°C Umgebung = 90°C Temp. an der Sperrschicht

0,7A * 3,2V = 2,24 W

2,24 W * 4 LED = 8,96 W

90°C max. Temp. / 9 W = 10 K/W

10K/W - 6K/W (Herstellerangabe LED) - 2 K/W (Platine + Pad) = 2 K/W für Kühlkörper.

Bis hierher richtig? Ich stehe gerade vollkommen auf dem Schlauch. Sorry.

Wenn ich so richtig gerechnet habe, hat der Kühlkörper dann also etwas über den 2K/W oder?

Danke schonmal.

VG Michael
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Postby Wuestenrose » 08 Feb 2014 21:54
Hallo Michael,

danke für die Bilder und Deinen Bericht. Was Du beschreibst bestätigt, daß der Kühlkörper die ihm angedichteten 1,7 K/W nicht hat.

Ich gehe davon aus, daß bei Deiner Messung die Umgebungstemperatur deutlich unter den von mir schlechtestenfalls angenommenen 30 °C lag. Gehen wir mal von 25 °C aus - was wohl immer noch zu hoch geschätzt sein dürfte.

Die 4 XP-Gs nehmen bei 700 mA eine Leistung von 4 x 3,2 V x 0,7 A = 9 Watt auf. Davon geht - Pi mal Daumen - ein Drittel als Licht wieder weg, bleiben 6 Watt, die in Wärme umgesetzt werden und vom Kühlkörper an die Umgebung abgegeben werden müssen.

Du hast 62 °C am Kühlkörper gemessen. Also besitzt er einen Wärmewiderstand von (62 °C - 25 °C) / 6 Watt = 6,2 K/W. Das halte ich für realistisch.

Zwischen Kühlkörper und LED-Sperrschicht existieren mehrere Wärmeübergangswiderstände:

  1. Das Montagematerial zwischen LED-Träger und Kühlkörper,
  2. das Kernmaterial des LED-Trägers (meist Alu, manchmal Kupfer),
  3. das Dielektrikum, das die Auflagefläche der LED vom Kernmaterial des Trägers isoliert,
  4. der Übergang zwischen LED-Gehäuse und Sperrschicht.

Maßgeblich bestimmend sind 3. und 4. Den Einfluß von 1. Montagematerial kann man getrost vernachlässigen, genauso wie den des Kernmaterials. 3. muß man abschätzen, 4. kriegt man aus den entsprechenden Datenblättern. Für (3. + 4.) zusammen existieren für ausgesuchte LEDs Messungen, die ich aufgrund von Vergleichen mit den Angaben der Hersteller von LEDs und LED-Trägern selbst für konsistent und vertrauenswürdig halte. Bei diesen Versuchen wurde jedoch immer von der gesamten, von der LED aufgenommen elektrischen Leistung ausgegangen ohne Berücksichtigung der abgestrahlten Lichtleistung.

Die 4er XP-G Starplatine wurde zu 4 K/W vermessen (für alle 4 zusammen). Bei 700 mA erwärmt sich die Sperrschicht der LED also um 4 x 3,2 V x 0,7 A x 4 K/W = 36 K über die Kühlkörpertemperatur.

In den Datenblätter der LED findest Du Diagramme, die den Lichtstromerhalt über die Sperrschichttemperatur angeben. Die großen Hersteller geben zusätzlich die LM-80-Daten an (beispielsweise Cree hier und Philips da). Da kannst Du dann selber abschätzen, welche Kompromisse bzgl. Lebensdauer und Lichtstromerhalt Du eingehen musst bzw. möchtest.

Grüße
Robert
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Postby jacmic » 09 Feb 2014 12:45
Hi Robert, danke für deine Geduld und die Ausführlichen Erklärungen!

Du hast 62 °C am Kühlkörper gemessen. Also besitzt er einen Wärmewiderstand von (62 °C - 25 °C) / 6 Watt = 6,2 K/W. Das halte ich für realistisch.


1,7 steht im Datenblatt. Demnach sollte der Kühlkörper dann um die 35 Grad haben.
Diese Differenz ist ja schon enorm! :shock: Da werde ich doch mal bei LED-tech bzw.. Fischer mal nachhaken. :? Mal schauen, was die dazu sagen.

VG Michael
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