Betondecke - sehr überraschendes Wärmeabsorbations-Verhalten!

    Dies ist mir einen eigenen Thread wert, obwohl die ganze Sache in einem anderen seinen Ausgang hatte.
    Bei Bedarf "Dielenbeleuchtung - Löt- und Kabelfrage" suchen.


    Jedenfalls die Cree-Emitter ("R2" mit 750 mA) an einem Kühlkörper und mittlerweile an eine Filigran - Betondecke geschraubt (dazwischen Wärmeleitklebefolie) bringt in Summe ein doch überraschendes Wärmeleitverhalten!


    Nun ich war nie besonders skeptisch, zumal die Experimente an einer Holzdecke schon zeigten dass die Kühlkörper anfaßbar blieben, auch im Dauerbetrieb von ein paar Stunden. Einen extrem Dauertest habe ich dort jedoch nie durchgeführt, nur normales Ein-/Ausschalt-Verhalten!


    Aber dass die Kühlkörper jetzt bei der Filigranbetondecke absolut KALT bleiben und dass obwohl die Dioden über 12 Stunden laufen erstaunt mich. Man meint in unmittelbarer Nähe der Diode (mit der Fingerspitze am Kühlkörper tastend) etwas Wärme fühlen zu können - mehr aber nicht. Irgendwie ist das doch der Hammer oder! Ich hab schon Angst, zuviel Wärmeleitkleber (*) unter der Diode aufgebracht zu haben - einfach weil ich es nicht glauben kann, da so überhaupt keine Erwärmung des Kühlkörpers stattfindet.
    Im Gegensatz dazu wird das Plastik-Gehäuse der KSQ schon anständig warm, bleibt aber locker anfaßbar (Normal?).


    Erkärungsversuch:
    Momentan gehe ich stark davon aus, dass Filigran - Betondecken ein großes Wärmeaufnahmepotential haben falls der Kühlkörper ausreichend flächig an selbige montiert wurde, um dies auch zu ermöglichen. Denke nicht, dass man einen Emitter direkt an eine Betondecke kleben sollte - wie klein aber die "zwischengeschaltete" Kühlkörperfläche sein kann, das wäre schon interessant. Der kleine 6 cm Sternkühlkörper reicht aber auch aus, das habe ich auch schon in einem anderen Experiment herausgefunden.


    Für mich bedeutet dies: Kaum auftragende (2cm) ultrastylische Hausbeleuchtung (i.V.m. farbigen Acryl) ist möglich und wird jetzt voll durchgezogen. Ist Bilder-Einstellen hier schwierig, Digikamera vorhanden.




    (*) ich trage Wärmeleitkleber in folgender Methode auf.
    Zunächst bringe ich die Optik am Emitter an, um die ganze "Einheit" besser fassen zu können und beim Kleben später auch Druck ausüben zu können. Dann bestreiche ich die Unterseite des Emitters relativ ungleichmässig. Jetzt setze ich die ganze Einheit auf den Kühlkörper auf und fahre ein wenig umher. Dadurch verdrängt es überschüssige Paste, diese lagert sich durch das Umherfahren am Rand des Emitters ab und kann dort verbleiben. Jetzt übe ich ein paar Sekunden starken Druck von oben aus und entferne mich anschließend eine Viertelstunde.

    Du hast mit der Betondecke den vorhandenen Kühler einfach (massiv) verbessert.
    Gekühlt hast du mit der Kombination "Kühlstern + Holzdecke". Jetzt hast du "Kühlstern + Betondecke".


    Beton hat zwar keine gute Wärmeleitfähigkeit (verglichen mit Metallen wie Kupfer mit ca. 350 W/mK !)
    Die Wärmeleitfähigkeit von Holz ist jedoch noch viel schlechter: sie liegt bei ca. 0,13 W/mK
    Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit

    Is ja alles richtig was ihr schreibt.


    Trotzdem war dieses Ergebnis so nicht zu erwarten.
    Zumal auch im Vorfeld (und auch in diesem Forum) über LED und Beton diskutiert wurde. Mir wurde die schlechte Wärmeleitfähigkeit
    sowie ein Hitzestau etc. prophezeit. Das keine Konvektion an der Decke herbeizuführen wäre etc.


    Immerhin weiß ich jetzt, dass LED und (Filigran-)Beton hervorragend funktionieren kann.

    Der mir bekannte Trööt (Projekt: Raumbeleuchtung die x-te) hat sich mit der Frage beschäftigt, ob Beton allein (!) als KK ausreicht. Das dürfte in den meisten Fällen eben nicht klappen.
    Du hast zunächst einmal einen normalen KK dem Beton "vorgeschalten", der bereits zu einer passablen Kühlung führt !
    Dies ist eine völlig andere Situation, als wenn ich eine (gleiche) LED direkt an die Betondecke "klebe". Hier wirst du feststellen, dass die Kühlung dann Schwierigkeiten macht.
    Du kannst es gerne versuchen und uns dann die Ergebnise mitteilen (wenn die LED überlebt).
    Ähnliches wird passieren, wenn der KK so eingebaut wird, dass der Wärmeübergang in die Luft behindert/verschlechtert wird (z.B. durch Einbau in geschlossenes wärmedichtes Gehäuse)

    Ich möchte gerne ein wenig weiter diskutieren, da ich an eine neue Variante meiner
    Wohnraumbeleuchtung denke, diesmal versenkt im Beton!


    Bisher habe ich ja das realisiert (mit ein paar Bildern),
    Dielenbeleuchtung - Löt- und Kabelfrage


    Jetzt habe ich die Idee, mit einem Kernbohrer "Löcher" in die Betondecke zu bohren
    und dort ein sog. Aluminiumrundmaterial "einzubetten".
    Vom Aluminium würde man dann nur noch die Stirnseite sehen auf der ich dann
    die High-Power-LED montieren würde. Um die LED bzw. der aufgesetzten Optik
    könnte man dann sogar noch malern.


    Die Frage ist, ob von der Wärmeabführung zu der bisherigen Lösung (siehe Bilder)
    ein entscheidender Unterschied zu erwarten ist. Mit der bisherigen Lösung
    werden die Kühlkörper nur bei tagelangem Betrieb ganz leicht warm!
    Die Fläche mit der die Kühlkörper bisher an der Betondecke anliegen, beträgt etwa 40 qcm.


    Diese "Anliegefläche" würde ich z.B. mit einem Rundprofil mit einem Durchmesser von 3cm und einer
    Tiefe von 4 cm ebenfalls erreichen.
    Oder 2 cm Durchmesser und 6 cm Tiefe.
    So ein "sternförmiges" Profil (ob es sowas gibt?) würde die "Anbindungsfläche" an den
    Beton natürlich deutlich erhöhen.


    Andererseits, ein Kontakt zur Luft ist dann überhaupt nicht mehr da.
    Bei meiner Versenklösung fällt der Luftkontakt vollständig weg und damit
    evtl. auch weitere "Kühlfläche".

    Hmm interessanter Gedanke, aber ich glaube nicht, dass es gut funktionieren wird.
    Wenn man den KK mit großer Fläche an die glatte Betondecke klebt sind hier kaum Lufteinschlüsse vorhanden. Bohrt man aber ein Loch in den Beton wird man die "Schnittkanten" nicht glatt bekommen. Dadurch gibt es viele Lufteinschlüsse und eine dementsprechend schlechte Wärmeübertragung. Eventuell würde es funktionieren, wenn man die Hohlräume, die beim Bohren entstehen mit einer gut Wärme leitenden Masse ausfüllt. Eventuell mit Mörtel oder sowas.

    Gestern war ein sehr schöner Bericht über Solarenrgie im TV und wie man die Überschüßige Solarenergie speichern kann, jetzt nicht
    im kleinen Maßstab, sondern im großen, da es ja keine Akkus für paar Megawatt gibt^^
    Die Forschungsergebnisse sind dahin gelaufen, überschüßige Wärme in Beton abzuleiten und sie später wieder abzurufen, was deine These
    der Wärmeableitung unterstützen würde.

    Hier muss man nochmal sagen, dass Beton zwar eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, aber eine gute Wärmekapazität hat (wiki: Normalbeton 1kJ/(kg*K)). Wenn ich mich nicht vertue dann ist das fast 3 mal so viel wie bei Kupfer der selben Masse. Wenn man die Wärme nun durch z.B. Kupfer schnell wegleitet und auf eine große Fläche verteilt, dann kann der Beton diese schnell genug aufnehmen und gut speichern und dann auch schnell genug an den umliegenden Beton weitergeben. Hätt ich selbst nicht gewusst dass Beton so ein guter Wärmespeicher ist :D

    Das ist ja wirklich enorm!
    Beton hat scheinbar wirklich eine fast drei mal so hohe Wärmekapazität wie Kupfer. Wäre doch mal eine Überlegung wert ein paar LED Spots zu bauen mit einem etwa längerem Kupferrohr als KK. Dann bohrt man einfach ein Loch in die Decke, schmiert etwas Mörtel oder Beton rein und drückt das Rohr hinein. Wenn dabei nicht allzu viele Hohlräume entstehen müste das wirklich funktionieren.

    Wollt ihr damit sagen, dass Kupfer anstatt Aluminium als Wärmeableiter in den Beton
    deutlich geeigneter ist!?


    Aluminium hat etwa die gleiche Wärmekapazität wie Beton oder Zement, 0,8
    Im übrigen Luft mit 1,0


    Probleme mit evtl. entstehenden Lufteinschlüssen (und deshalb behinderter Wärmeübertragung)
    dürften lösbar sein.
    Hier gibt es Betonfüller -z.B. ARDEX 828- die auf Null abziehbar sind. Dieser weiße "Mörtel"
    ist fein wie Mehl und wird z.B. verwendet um Stöße von Filigranbetondecken zu verspachteln.
    Vermutlich ist darin Gips enthalten.

    Gips ist glaube ich eher ungeeignet, lieber etwas in Richtung Mörtel/Beton. Ist aber nur gefühlsmäßig, weil wiki bei gips keine Wärmekapazität und Leitfähigkeit angibt. Um die Wärme in den Beton zu leiten sind Alu und Kupfer gleichermaßen geeignet. Kupfer leitet ein bisschen besser, ist dafür aber auch deutlich teurer.

    Dieses Thema hatten wir schon vor langer Zeit Projekt: Raumbeleuchtung die x-te
    Diese Technik funktioniert dann und deswegen relativ gut, wenn ein möglichst großflächiger Wärmeübergang zum Beton gegeben ist (z.b. über ein großes Blech, das direkt aufliegt)
    Der Zwischenkörper (Blech, Alu, Kupfer) ist für den direkten Wärmeübergang (LED -> Beton) notwendig und bringt zugleich die Primärkühlung (denn wie bereits geschrieben, leitet Beton die Wärme sehr schlecht ab. Lufteinschlüsse zwischen dem Zwischenkörper und dem Beton verhindern allerdings eine Wärmeübergang zum Beton !


    Dies bringt uns dann auch schnell zum wichtigen Punkt: Sobald sich der Beton (lokal) aufgeheizt hat, wird es für die LED ganz schnell warm.


    Die Technik klappt wunderbar, solange die Mengenverhältnisse passen: Viel Beton, viel Oberfläche zur Abgabe an Luft.

    letiger
    Dein Link auf diesen Tread ergibt m.E. keinen Nutzwert.
    Außerdem halt ich deine "Große Blech-Lösung" für den falschen Ansatz.
    Ein Blech (also was dünnes) wird die von der LED abgegebene Wärme unregelmässig verteilen. D.h. dort wo die LED angebracht ist --> überproportional warm.
    Viel besser wird es sein, einen massiven Kühlkörper zu haben, welcher die Wärme gleichmässiger verteilt.
    In Folge mit einem Wärmeübergang auf Beton ist das dann natürlich effektiver, weil mit der Blech-Lösung ja an der dann kleinen (überhitzten) Stelle mehr Wärme übergehen sollte, was evtl. gar nicht möglich ist.


    Ich habe den Thread deshalb wieder aufleben lassen, weil ich eben jetzt erstmals die "in-Beton-Versenk"-Lösung anstrebe.
    Das deshalb, weil es mich reizt, das eigentlich filigrane der LED's auch optisch zu präsentieren, also möglichst unsichtbare Beleuchtung.


    Bevor ich aber mit dem Kernbohrer aus meiner Betondecke einen Schweizer Käse mache (fällt mir grad ein - spielt da die Statik eine Rolle ?) werde ich mir wieder einen Versuchsaufbau basteln äh diesmal betonieren.


    Hierzu habe ich neue Informationen erhalten (wegen dem "luftfreiem" Material zwischen Aluminium und Beton).
    - Den Beton bzw. Mörtel mit Quarzsand (statt normalen Sand) anmachen, das erhöht die Wärmeleitfähigkeit um 20%
    - Die Zugabe von Stahlfäden (ich glaub im E-Strich wird das teilweise verwendet) erhöht die Wärmeleitfähigkeit nochmals deutlich.


    Und wenn das Einbett-Material eine etwas höhere Wärmeleitfähigkeit als die Betondecke selbst hat, kann das zumindest nicht schaden.


    Welche Masse und oder welche Oberflächengröße der einzubettende KK haben sollte, wird wohl nur durch Probieren rauszufinden sein.
    Und genau das werde ich wieder versuchen. Ich denke nicht, dass man das noch berechnen kann - wenn doch wäre das äußerst hilfreich.

    naja die definition von blech ist auch ne sehr grobe ...


    würde einfach 4-8mm alublech als träger verwenden. die größe ist dann wohl wirklich was für die empiriker. gerade wenn du da mit irgendwelchen zuschlagstoffen arbeitest, wirds schnell kompliziert. aber bitte halt uns auf dem laufenden, das ist ne ziemlich spannende geschichte.