Wieviel Kühlleistung bringt eine Aluflachstange?

  • Hallo,


    wieviel LED-Leistung würdet ihr am Ende einer stinknormalen Aluflachstange von 70 cm Länge betreiben?
    Frei im Raum schwebend.
    Breite... sagen wir mal 3 cm, Dicke 2 mm.
    0815-Profil, nix besonderes.


    Würde gerne eine LED mit 3,3W betreiben, deren Effizienz ist aber bescheiden mit 61 lm/W. Geht das? Habe mal was von 20 cmhoch3 freier Fläche je Watt gelesen. Das wäre ja erfüllt (2x3x70=420 cmhoch2) aber halt worst-case-Platzierung.


    Oder läuft es hier auf try&error raus, weil nicht abschätzbar?


    Gruß

  • Moin moin,
    die Mathematik ist bei dir nicht so optimal. Eine Fläche ist Meter * Meter = Meter^2, ein Volumen ist Meter * Meter * Meter = Meter^3.


    Also ist deine Fläche genau genommen 3cm * 70cm + 2 * 0,3cm * 70cm + 2 * 0,3 * 3cm = 253,8cm^2, wenn man die Fläche, an der die LEDs befestigt sind nicht mit zur Kühlfläche zählt. Falls da nur eine LED sein sollte, kann man den ersten Term (3cm * 70cm) noch mit 2 multiplizieren und jene Fläche zum Ergebnis hinzuzufügen. Letztendlich haben wir dann die Oberfläche des rechteckigen Aluprofils berechnet.


    Das Profil sollte demnach mehr als ausreichen. Meine Erfahrung bestätigt das.
    Zuletzt kannst du immer noch mit der Hand prüfen, ob es zu heiss ist. Lässt sich der Kühlkörper problemlos anfassen, ist alles okay.

  • Die Randflächen habe ich vernachlässigt, stimmt.
    Aber ich habe doch Ober- und Unterseite. Warum sollte die Seite, auf der die LED drauf ist, nicht mitkühlen??
    Aber wenn es ausreicht, wie du sagst, dann ist der Rest sowieso wurscht, zumal es sich um eine LED mit sehr geringem Innenwärmewiderstand handelt. Vielleicht schummele ich auch noch ein kleines Kupferblech dazwischen, dann verteilt sich die Wärme noch besser.
    wo würdest du denn die Grenze ziehen? So rein vom Bauchgefühl her?
    Kann ich eventuell sogar eine LXS9-PW30 drauf betreiben? Oder wird das Alublech mit den 12W nicht mehr fertig?
    Wenn nicht, bleibe ich lieber bei der LXK9-PW30, die wird nicht so warm und ist effizienter.

  • Ich hab die eine Fläche mal nicht mitgerechnet, weil die dann doch recht kompliziert zu berechnen ist, wenn dort LEDs drauf sind. Natürlich könnte man die Auflageflächen der LEDs abziehen, aber so ist es jetzt erstmal einfacher gewesen. Die Kühlleistung reicht ja eh allemal aus.


    Also ich vermute mal, dass du 12W auch noch mit dem Profil kühl halten kannst. Das Problem dabei ist halt, dass die gesamte Wärme auf einer kleinen Fläche entsteht und durch die relativ geringe Profilstärke von 3mm nicht so gut verteilt wird. Das müsstest du mal ausprobieren. Ansonsten eben, wie du schon sagst, mit einer kleinen Kupferplatte aushelfen.

  • Hm, jetzt bin ich verunsichert.
    Am liebsten würde ich ja die LXK9-PW30 mit mehr als nur 4 Einzelchips benutzen, weil die auch effizienter sind als die LXS-Reihe, aber da müsste ich mindestens 60 davon kaufen 8|


    Jetzt muss ich mal in mich gehen, ob es vielleicht auch 3,5 cm Breite mit 4 mm Stärke werden dürfen :D
    Sollte halt nicht ausarten, da es eine Lampe mit schönem Design werden soll.

  • Vorsicht beim Abschätzen der Kühlleistung bei Alu-Profilen! Mit einem Alu-Profil mit den Abmessungen 700mm x 30mm x 2 mm kann man durchaus eine Leistung von knapp 10 W abführen, aber nur, wenn die Wärmequellen gleichmäßig verteilt werden, z.B. mit 10 1W-LEDs.


    Für eine einzelne Wärmequelle gilt dies nicht. Die üblichen Regeln und Grafiken gelten ausschließlich für quadratische Bleche, in guter Näherung noch bis zu einem Seitenverhältnis von 2:1. Dein Profil hat aber ein Seitenverhältnis von 23:1. Der größte Teil des Profils trägt damit überhaupt nicht mehr zur Wärmeableitung bei. Anders ausgedrückt: der LED ist es völlig egal, ob das Profil eine Länge von 10cm, 20cm, 70cm oder 200cm hat; wärmetechnisch macht das keinen Unterschied.


    Zur Veranschaulichung: halte Dein Profil mal an einem Ende mit der Hand fest und erwärme das andere Ende mit dem Heißluftfön. Du wirst auch nach längerer Zeit an dem Ende, das Du festhältst, kaum eine Erwärmung feststellen.


    Das Flachprofil kannst Du Dir eher als eine Aneinanderreihung von Profilstücken mit den Abmessungen 3cm x 6cm vorstellen. Jedes einzelne Teilstück entspricht damit einer Fläche von 18cm^2, was einem quadratischen Blech von 4,2cm Kantenlänge entspricht.


    Einen sehr guten Rechner für große Seitenverhältnisse findest Du auch im Internet:
    http://www.electronicdeveloper.de/EMechanikKuehlBlech.aspx
    Hiermit kommst Du bei einem Profilabschnitt von 60mm auf einen Wärmewiderstand von 42,4 K/W, bei 100mm auf 37,1 K/W und bei 200mm auf 35,1 K/W.


    Du siehst also, ab einer gewissen Länge und damit einem bestimmten Seitenverhältnis ergibt sich kaum noch eine Verbesserung des Wärmewiderstands.


    Nehmen wir jetzt als günstigsten Wert die 35 K/W. Bei 3 W Wärmeleistung ergibt das bereits eine Temperaturdifferenz von 105 K. Rechne jetzt noch eine Raumtemperatur von 30°C und noch eine Temperaturdifferenz von etwa 15 K zwischen Sperrschicht und Wärmeableitfläche hinzu, dann liegst Du schon bei einer Chiptemperatur von 150°C. Und das ist das Ergebnis bei Annahme optimaler Werte. In der Praxis wird es für die LED eher noch ungünstiger aussehen.


    Fazit: das funktioniert so nicht, die LED wird das nicht lange mitmachen.


    Übrigens: ein Flachprofil mit 40mm Breite und 2mm Dicke ergibt bereits 22 K/W, womit Du im grünen Bereich liegen würdest.

  • Alles klar! Dann vergesse ich die LXS ganz schnell wieder. Schade drum.
    Bleibe ich halt doch bei der LXK.
    Wie sieht die Sache denn aus, wenn ich zwei solcher Profile (30x2) aufeinanderlege, verbinde (Schraube) und darauf die LED platziere? Aber nach dem Bereich der LED auseinanderbiege? Das müsste ja etwas weniger als die doppelte Kühlfläche ergeben. Schon klar, dass es für 12W dann immer noch hinten und vorne nicht reichen wird, aber 3,5W müssten doch damit dann unkritisch laufen.
    ich hoffe, man versteht, wie ich mir das ganze vorstelle.

  • Das Ziel wäre eine sternförmige Zimmerlampe, die dimmbar mit einem Phasenanschnittdimmer sein soll.
    Dazu wollte ich eben auf sichtbare Kühlkörper verzichten, sichtbares Alugestänge stört mich dagegen weniger.
    Idee ist, dass ich einen kreisförmigen Kasten habe, in dem die KSQ steckt, drumherum die ganzen LED auf Aluminiumarmen.


    Bisher sind dort 5x35W Halogenlampen verbaut. Lichtleistung muss mindestens dieselbe sein.
    Ich möchte jetzt zehn LXK9-PW30-004 benutzen (10,5V 350 mA, 350 Lumen, relativ unkompliziert zu händeln, schönes Weiß). Damit sollte ich in etwa auf dieselbe Lichtleistung kommen. (35W Halogen hat etwas mehr als 500 Lumen also habe ich ca 2500 Lumen, die gehen aber direkt nach unten). Die Sternzacken will ich mit je zwei Aluflachprofilen realisieren, die vertikal in den runden Kasten gesteckt/geschraubt/gelötet werden. Vorne werden die Aluprofile auf einer Länge von ca. 3-4 cm verbunden und um 90 Grad gedreht. Da oben drauf soll dann die LED kommen und die die weiße Decke anstrahlen. Soweit verständlich?
    Stelle mir das halt relativ schick vor.


    KSQ würde eine Meanwell PCD-40 mit 350 mA werden, die kann diese Spannung ab und ist AC-dimmbar.



    Wurde das Vorhaben ein bisschen klarer?

  • Alles klar, da sind zusätzliche Kühlkörper natürlich nicht so schön. :)


    Nimm einfach eine Profilbreite von 40mm, dann bist Du auf jeden Fall auf der sicheren Seite.


    Wahrscheinlich wirst Du von der Helligkeit ohnehin überrascht werden und die Leuchte meist gedimmt betreiben. 500 Lumen bei 35 W Halogen sind zwar machbar, da muss man aber beim Einkauf schon sehr drauf achten. Im Baumarkt ist diese Effizienz jedenfalls nicht zu kriegen, da kannst Du eher von 300 Lumen ausgehen.
    Krass fand ich z.B. ein Angebot im Aldi vor einigen Wochen. Da wurden 50W-Halogenstrahler u.A. mit GU10-Sockel angeboten mit einem Lichtstrom von 310 Lumen. Zwar kann man beim Aldi nicht unbedingt die beste Qualität erwarten, aber das fand ich schon extrem. Daraufhin hab ich mich ein paar Tage später mal im Obi und Hellweg umgesehen; da wars auch nicht besser (bis etwa 330 Lumen bei 50W), und das obwohl Osram draufstand.


    Man vertut sich da also leicht.

  • Dann nehme ich einfach 40mm, dann wirds auch gleich ein bisschen stabiler.
    Alles klar.
    Jetzt wäre ich noch erfreut, falls einer einen Distributor für die
    LXK9-PW30-004 in Deutschland kennt.
    Bisher bin ich nur bei Mouser fündig geworden, die verkaufen zwar auch an privat, aber die Versandkosten sind nicht ganz ohne.