LED Projektor passiv kühlen

    LED Projektor passiv kühlen

    Guten Tag zusammen,

    ich möchte einen Projektor passiv kühlen.




    Gegeben:

    Junction Temperature laut Hersteller: TJ 105,0 °C
    Maximale Umgebungstemperatur TUmax 40,0°C
    innerer Wärmewiderstand der LED Junction/Ambient RθJA 28,8°C/W
    Wärmewiderstand Junction/Case RthjG 10,1°C/W

    Als abzuführende Verlustleistung habe ich ca 11 W.

    Welche Oberfläche und welchen Wärmewiderstand braucht denn mein Kühlkörper?

    Die Oberfläche würde ich als Erfahrungswert mit ca 200cm2 annehmen.

    Den Wärmewiderstand habe ich versucht zu berechnen:

    Ohne Kühlkörper, ergäbe sich folgende Temperatur, bei Umgebungstemp von 40°C:
    θJ = θA + ∆θ = θA + PD · RthJA = 40°C + 11W * 28,8 K/W=356,8°C

    Maximalwert für den gesamten Wärmewiderstand zwischen Chip und Umgebung
    Rθ, max = ∆θmax / PD = (105 - 40)K / 11 W =5,9090909K/W

    Abzüglich des Wärmewiderstand aus dem Datenblatt des Projektors:
    RθKK, max = Rθ, max − RθJC = 5,9 K/W -10,1 K/W= -4,190909 K/W

    Warum erhalte ich einen negativen Wert? Wo liegt mein Denkfehler?

    Vielen Dank für eure Hilfe, LG Max

    Dieser Beitrag wurde bereits 6 mal editiert, zuletzt von „max_8“ ()

    Ja, dein RthjG ist zu hoch

    Edit, sorry wurde unterbrochen. Wenn dein Gesamt Rth 6K/W betragen darf um ausreichend zu kühlen, und ein Teilwiderstand schon höher ist, muss ein negatives Ergebnis rauskommen. Zum Vergleich: eine 13W Cree-COB CXA1512 hat laut Datenblatt RthJ von 2,1K/W. Da geht die Rechnung dann auch auf :)

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „dottoreD“ ()

    Dennoch, das ist doch nur der DLP. Wie wird das Licht denn erzeugt? Vom DLP?


    Er bezieht sich auf das Evaluationboard, hat aber das Datenblatt des DLP / DMD verlinkt, und verwechselt ein EVM mit einem Projektor.

    Auf dem EVM sind neben dem eigentlichen DMD DLP3010 ein DLPC3433, DLPA3000 und ein RGBLED array untergebracht, zudem eine komplette optische Lösung mit Linse, Fokuseinheit etc.

    Dort wird auch die an der LED Einheit anfallende Wärme über eine Heatpipe abgeführt und aktiv gekühlt.
    Guten Abend,
    danke für eure Antworten und danke für die Aufklärung.

    Es geht ein EVM

    Die LED-Einheit wird darauf aktiv gekühlt. Ich möchte diese allerdings gerne passiv kühlen (Abführung über Heatpipes und dann ein Alu-Kühlkörper). In den Datenblättern vom EVM finde ich allerdings keine passenden Angaben, zum rechnen.
    Daher habe ich mich mit dem Datenblatt des DLP versucht... wie ihr seht erfolglos. :(

    Könnt ihr mir hier weiter helfen? Ich brauche ja die Daten meiner LED`s und die maximale Temperatur die diese haben dürfen.. aber finde hierzu nichts.
    Ich wäre euch sehr dankbar, LG und einen schönen Abend,
    Max

    Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von „max_8“ ()

    Dann ziehe es doch von hinten auf: was für ein Kühler mit Lüfter ist denn empfohlen, an die Heatpipe? Aus dem müsste dann dessen Rth errechnet werden können, sofern das nicht irgendwo stehen sollte.

    Die max. Sperrschichttemp der LED bringt dir nichts, wenn du deren Rths nicht kennst.

    LED-Einheit passiv kühlen

    Guten Tag zusammen,

    ich möchte einen LED-Projektor passiv kühlen.
    Der Projektor hat 3 LEDs - rot, grün, blau.
    Bei einer Spannung von 19V erreicht der Projektor maximal 0,7A - gibt 13,3W Leistung. Ich rechne mal mit der Gesamten Leistung als Verlustleistung, für eine gewisse Sicherheit.

    Die LEDs haben einen Rth Js real: max 3,6 K/w (Real Thermal Resistance Junction solder Point) (Realer Wärmewiderstand Sperrschicht/Lötpad)
    max. Junction Temp: 150°C.
    meine max. Umgebungstemp: 40°C

    Maximalwert für den gesamten Wärmewiderstand zwischen Junction und Umgebung
    R max = ∆T / PD = (150 - 40)K / 13,3 W = 8,27 K/W


    Wärmewiderstand Sperrschicht - Lötpad RthJSreal = 3,6 K/W
    Wärmewiderstand Gehäuse - Kühlkörper mit Wärmeleitpaste Rth = 0,5 K/W
    Wärmewiderstand Kühlkörper - Luft Rth = 1 K/W
    Gesamt: 5,1 K/W

    Bleibt für meinen Kühlkörper ein max. Wärmewiderstand von 8,27K/W - 5,1 K/W = 3,17 K/W übrig.

    Ist die Rechnung so korrekt? Ich rechne ja mit meiner Gesamt-Leistung, aber der Wärmewiderstand (Junction Solder Point) bezieht sich ja nur auf eine von 3 LEDs. Wie kann ich das lösen?

    Vielen Dank & LG Max
    Äh, warum ein neuer Thread dafür?

    Den Wärmewiderstand Kühlkörpern/Luft verstehe ich nicht. Soweit ich weiß, gibt es den so nicht und ist im Rth des Kühlkörpers enthalten. Ansonsten musst du das mal erklären woher du das hast.

    Es ist besser, die Gesamtleistung auf die 3 LEDs aufzuteilen, ausgehend vom Strom und Spannungsabfall über die einzelnen. Oder vereinfacht erst mal ein Drittel nehmen, was aber nicht worst case für die blaue sein wird.
    Neue Beiträge in vorhandenen Thread verschoben...
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    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
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    Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!
    Guten Tag,

    danke dottoreD für deine Antwort. Und sorry für den neuen Thread, wollte ich nicht.

    Aus einem anderen Beitrag habe ich folgendes:

    "Es gibt dabei 3 Übergangspunkte für die Wärme. An jedem entsteht eine Temperaturdifferenz.
    1. Sperrschicht (der eigentliche Halbleiter) => Halbleiter-Gehäuse
    2. Halbleiter-Gehäuse (z.B. der Transistor selbst) => Kühlkörper
    3. Kühlkörper => Luft (oder Wasser )
    Für jeden dieser Übergänge ist der Wärmewiderstand angegeben. Diese Daten sind im Datenblatt des Halbleiters (Punkt 1 und 2) bzw. Kühlkörpers (Punkt 3) zu finden.
    Alle drei Wärmewiderstände müssen addiert werden, um den Gesamt-Wärmewiderstand zu erhalten.

    Als Beispiel hier mal den populären Mosfet IRFP460:
    Wärmewiderstand Sperrschicht => Gehäuse: 0,45K/W
    Wärmewiderstand Gehäuse => Kühlkörper: 0,24K/W (mit Wärmeleitpaste)
    Das sind zusammen 0,69K/W.
    Hinzu kommt noch der Wärmewiderstand vom Kühlkörper zur Luft. Ich gehe hier mal von 1K/W aus. Das ist ein typischer Wert für einen mittelgroßen Rippenkühlkörper (so 100*150*20mm) ohne Lüfter. Ein moderner CPU-Kühler hat übrigens so ca. 0,2 bis 0,4K/W.Insgesamt hat man im Beispiel dann einen Gesamt-Wärmewiderstand von 1,69K/W."


    @dottoreD: Da die LEDs in meinem Projektor verbaut sind, kann ich Strom und Spannungsabfall an den einzelnen LEDs nicht messen, sondern nur am gesamten Projektor. Wie würdest du die Berechnung dann anstellen?

    Besten Dank & LG Max
    Gut, die 1K/W kannst du dann schon mal vergessen, weil das ist der dort angenommene Wert für den Kühlkörper. Dir reicht in obigem Fall also die 4,17K/W für deinen Kühlkörper.

    Nun nochmal zu den LEDs: sitzen die gemeinsam in einem Gehäuse, oder einzeln? In ersterem Fall, wovon ich mal ausgehe, ist obige Rechnung eigentlich schon fertig.
    Ich glaube nämlich eher nicht, dass sich der Rth auf eine einzelne LED bezieht, sondern auf das gesamte Modul.
    Hallo @dottoreD,

    okey danke für die Aufklärung.

    Ich weiss lediglich, dass in meinem Projektor die folgenden 3 LEDs sind. Die Werte habe ich aus den jeweiligen Datenblätter. Die 3 LEDs sitzen alle in einem Gehäuse, siehe Bild im Anhang.

    ...............Bezeichnung …..Junction Temp. max - ..RthJSreal max.
    Rote LED: …..LE A Q8WP...…….... 125 °C ......…………....3,6 K/W
    Grüne LED ...KP CSLPM1.F1 ...…..150 °C...…………….... 3,2 K/W
    Blaue LED …..LE B Q8WP ...........150 °C...…………..….. 3,6 K/W

    LG Max
    Bilder
    • LEDs.JPG

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    Wie bei elektrischen Widerstandsnetzwerken.

    Du hast drei Quellen (deine drei LEDs), die parallel liegen. Alle drei treiben eine bestimmte Verlustleistung. Die Außentemperatur ist sozusagen dein "Bezugspotential", um mal bei der Analogie zur E-Technik zu bleiben. Dein Kühlkörper hat einen Wärmewiderstand, der liegt in der Widerstandskette in Reihe zu allem anderen. Ich versuchs mal zu zeichnen:

    Brainfuck-Quellcode

    1. D1 ---|R_jc|--- ---|R_ch|---
    2. ..............................|
    3. D2 ---|R_jc|--- ---|R_ch|---|---|R_ha|---|-
    4. ..............................|
    5. D3 ---|R_jc|--- ---|R_ch|---


    R_jc: Thermischer Widerstand Junction-Case
    R_ch: Thermischer Widerstand Case-Heatsink
    R_ha: Thermischer Widerstand Heatsink-Ambient

    Über jedem Wärmewiderstand fällt eine Temperturdifferenz ab, d.h. in Wärmeflußrichtung ist die Temperatur vor dem betrachteten Teil höher als dahinter.
    Das Erfolgskonzept von Windows ist eine gelungene Mischung aus Marketing, Korruption, Kartellmißbrauch und der erfolgreichen Spekulation auf das Naturgesetz, daß Scheiße oben schwimmt.


    Auch aus Steinen, die einem in den Weg gelegt werden,
    kann man Schönes bauen.
    Johann Wolfgang von Goethe