10 Watt LED passive Kühlung

  • Hallo !
    ich will eine 10 Watt High Power LED passiv kühlen. Wie groß sollte die Fläche des Kühlkörpers mindestens sein, damit die Wärme gut abgeleitet wird. Man sieht ja immer als Referenzwert 20cm^2 pro Watt. Diese 20cm^2 beziehen die sich auf das Profil (sprich z.b. Rechteck Breite x Länge) oder um die wirkliche Fläche (sprich die Flächen der Kühlrippen)?


    Betrieben soll die LED bei Raumtemperatur im Zimmer (ca. konstant 25 Celsius Lufttemperatur).

  • Hallo,


    bei einem Kühlkörper findest Du üblicherweise technische Daten.
    Der für Dich interessante Wert, ist der Wärmewiderstand.
    In Deinem Fall, würde ich einen Kühlkörper wählen, der 2,5K/W oder weniger hat.
    Die Angabe bedeutet, dass sich die Temperatur des Kühlkörpers um 2,5° pro Watt aufgenommener Leistung erhöht.
    In Deinem Fall wären das also 25°.
    Dabei muss man allerdings noch ein paar Reserven einbauen. Erstens kann es im Sommer unter der Zimmerdecke schon mal 40° haben.
    Zweitens gilt der angegebene Wert nur, wenn die Luft um den Kühlkörper wirklich frei zirkulieren kann.
    Drittens hast Du zusätzlich immer noch ein paar zusätzliche Wärmewiderstände z. Bsp. von der LED zum Kühlkörper.
    Viertens lebt eine LED halt länger, je kühler man sie betreibt.


    Im genannten Beispiel würde die LED im Sommer also schon mal mehr als 65° erreichen. Das wäre mir persönlich zu viel.
    Deswegen hab ich geschrieben, weniger als 2,5K/W.


    Gruß

  • Diese Daumen"regel" bezieht sich auf die wirksame Fläche - angenommen du würdest einen Metalltopf mit der Öffnung nach unten aufhängen und da die LED rein machen, dann kannst du als Fläche nur die Außenwand benutzen, denn innen kann sich die Luft nicht (nennenswert) bewegen.
    Wenn dein Profil die Lamellen in vertikaler Richtung hat, darfst du die ganze Fläche benutzen, ist es in horizontaler Richtung würde ich eher nur die Außenwände und "ein bisschen was" für die Lamellen benutzen. Verbaust du es mit den Lamellen nach oben, ist es irgendwo dazwischen :D (Je kleiner der KK, desto eher am ersten Fall, je größer, desto eher am zweiten (denn dann kommt die Luft nicht so leicht bis in die Mitte)

  • 'N Abend...


    Im genannten Beispiel würde die LED im Sommer also schon mal mehr als 65° erreichen. Das wäre mir persönlich zu viel.


    Warum? 65 °C sind mir auch als Kühlkörpertemperatur nicht zuviel. Viele Hersteller sind dazu übergegangen, ihre LEDs bei 85 °C zu spezifizieren, warum soll ich das nicht ausnutzen? Hier meines Erachtens unnötige Reserven einzuplanen führt doch nur zu teuren und wuchtigen Kühlkörperkonstruktionen, wenn man auf Lüfter verzichten will.

  • Es ist richtig. Viele Hersteller spezifizieren inzwischen mit 85°.
    Trotzdem ist bei mir da noch viel alte Denke im Hirn. Daher hab ich auch geschrieben, mir persönlich wäre das zu viel.
    Ich halt mich da immer noch an die Regel, dass man das Konstrukt schmerzfrei für längere Zeit anfassen kann.
    Man muss aber auch bedenken, dass die LED noch etwas heißer wird als der Kühlkörper. Gut, bei vernünftiger Montage sind das auch keine 20°.
    Je nach Lampenkonstruktion hat man dann auch noch eingeschränkte Konvektion. Das verlangt, wie bereits geschrieben, auch noch ein wenig Reserve.
    In vielen Fällen hilft daher wohl nur ausprobieren.
    Wenn man die 85° aber tatsächlich ausreizen will, muss man schon darauf achten welche Materialien für die Lampe verwendet werden.
    Viele Kunststoffe und auch Kabel sind dafür nicht mehr so gut geeignet.


    Gruß

  • Hallo,
    es kommt auch drauf an, welche Randbedingungen du sonst noch so hast.
    Prinzipiell kommt niedrigerer Temp. immer einer längeren Lebensdauer bzw. geringerem Derating bei der Helligkeit zugute.
    Hat man eine Lampe, die nur selten und kurzzeitig in Betrieb ist, spielt die KK-Temp. kaum eine große Rolle.
    Bei langen Betriebszeiten aber schon. Die 65°C Kühlkörpertemp. haben auch nix mit der Chiptemp. zu tun.


    Betreibt man eine Power-LED mit 1W auf einem KK, der 80°C heiß wird, dann hat der Chip vieleicht nur 85...90°C - ist gar kein Problem!


    Bei 10W ist aber der Temperaturgradient zwischen KK und Chip deutlich größer, so dass die Chiptemp. auch schon bei 60°C KK-Temp.
    höher raus kommt. Das läßt die LED dann schneller altern.
    z.B. für XM-L2 wird ein Wärmewiderstand von ca. 2,5K/W angegeben. Dazu kommt noch der Wärmewiderstand des LED-Trägers und des KK direkt unter dem LED-Träger
    Da kann man schon mit 30K und mehr zwischen KK und Chip rechnen. Wenn du da schon mit 85°C am KK rein gehst, kommt der Chip auf über 120°C.
    Mit ein wenig höher Umgebungstemp. werden es noch mal paar grd. mehr.
    Gruß Helles Licht


  • Bei 10W ist aber der Temperaturgradient zwischen KK und Chip deutlich größer, so dass die Chiptemp. auch schon bei 60°C KK-Temp.
    höher raus kommt.


    Das mag bei den Chinakrachern so sein, aber üblicherweise besitzen COB-Cluster um Größenordnungen niedrigere Wärmewiderstände als Einzel-LEDs.


    Gerade COBs lassen sich ziemlich problemlos kühlen.

  • Hobby heißt doch mit maximalem Aufwand möglichst geringen Nutzen erzielen!


    Bei (zu) knapper Auslegung der Kühlung hat man also eher die Möglichkeit noch mal zu verbessern und kann dann auch gleich von effizienteren LEDs profitieren!


    :whistling:

  • Hobby heißt doch mit maximalem Aufwand möglichst geringen Nutzen erzielen!


    Bei (zu) knapper Auslegung der Kühlung hat man also eher die Möglichkeit noch mal zu verbessern und kann dann auch gleich von effizienteren LEDs profitieren!


    :whistling:


    Letzteres sehe ich genau umgekehrt. Beim Prototyp wird erst mal großzügig der maximal noch verbaubare Kühlkörper genommen und beim 2. oder 3. Nachbau wird dann optmiert, wenn die Reserven zu groß sind.
    Außerdem habe ich auch einen Karton mit geschlachteten Kühlkörpern aus alten PC's, Frequenzumrichtern usw.
    Wenn ein großer Kühlkörper für lau schon da ist, warum soll ich dann für einen Passenden erst Geld ausgeben? Außer, ich will ein bestimmtes Gehäuse nutzen, oder es muß noch in eine vorhandene Lampe passen. ;)