Baubericht: LED-Schreibtischlampe

    Servus,


    mein erstes komplettes Selbstbauprojekt ist feddisch! (Also nicht einfach nur Retrofit rein)


    Ich möchte mich als erstes mal beim Forum bedanken, die mir bezüglich Kühlung und Leitungsquerschnitt Auskunft gegeben haben.
    Es ist eine Schreibtischlampe geworden.


    Hardware:KSQ LCM-60 von Meanwell (ohne DALI, hat in einer Schreibtischlampe nix verloren, weil sinnbefreit)
    2x Nichia COB Modul NWL121A (oder so) in CRI 90+
    2x Kühlkörper
    Bopla-Pultgehäuse
    2x Lichthalterschlauch (zu beziehen über Leuchtenbau-Shops) mit 90 cm + passende Gewinderohre in 20 mm Länge
    Reichelt-Kleinkrams
    Schraubenhandel-Kleinkrams


    Zur Sache.Während eines Krankenhaus-Aufenthalts hatte ich jede Menge Zeit, die Planung und die ganzen Bestellungen zu erledigen. Dank Packstation konnte ich direkt danach das ganze zeug abholen und gleich loslegen.Gestern dann angefangen.


    Als erstes mussten die Kühlkörper dran glauben:
    Löcher für die Aufnahme der M3-Schrauben. Zwei für die Befestigung der LED, zwei für die Befestigung der Streuscheibe davor.
    Und hinten eins für das Gewinde eines M10-Gewinderohrs.
    Sowie seitlich zwischen den Kühlrippen gegenüberliegend welche für die Kabeleinführung in die Lichthalterschläuche (gehen zuerst in das Loch fürs Gewinde, das natürlich entsprechend lang sein muss und dann von da aus in den LHS).


    Dann sollte auch gleich besagtes Gewinderohr rein. Dazu wollte ich ein Gewinde schneiden.
    Das Problem: Der Lichthalterschlauch und die passenden Gewinderohre dazu hatten ein M10x1-Feingewinde.
    Dafür habe ich natürlich keinen Gewindebohrer da. Aber zum Glück habe ich einen sehr erfinderischen Nachbarn. Der hat das Problem ganz einfach gelöst. Das Loch hat er von 8,5 auf 9,3 geweitet und anschließend das Gewinderohr mit dem Schraubstock in das Loch eingepresst. Nicht die feine englische Art, hält aber bis jetzt einwandfrei.


    Dann habe ich mich dem Pultgehäuse gewidmet und nach einem Haufen Feilerei uund Bohrerei passende Aufnahmen für ein Poti, einen Schalter und einer rechteckigen Kontroll-LED gehabt. Gleich montiert.


    Von hinten sieht das so aus:


    Das mit der LEd würde ich übrigens in Zukunft anders lösen, sieht von vorne mit den zwei Schrauben blöd aus, außerdem war es nicht ganz einfach, die Schrauben von der Leiterplatte zu isolieren. Die Schrauben haben ja zum Nulleiter fast keinen Widerstand mehr und auf der Leiterplatte sind immerhin ~3V drauf. Das dürfte reichen, den FI zu zünden. Gelöst habe ich das Problem mit Kunststoff-Unterlegscheiben und dem großzügigen Abschleifen der Leiterbahnen rund um die Schraube.


    Bei der Gelegenheit erwähne ich gleich, dass ich alles mit Steckverbindern realisiert habe. Auf der Platine ist bis auf die Widerstände und die Sicherungen nichts fest verlötet. Vorteil: Man kann hinterher einfacher Fehlersuche betreiben, falls was nicht mehr geht.
    Außerdem spart man sich das ewige Gefummel mit Kabeln. So ein Platinensteckverbinder lötet sich viel leichter als ein Kabel und wird einem für ein paar Cent praktisch nachgeworfen.


    Als nächstes habe ich die Teile im Gehäuse in Angriff genommen.
    Als Tipp für alle Nachbauer: Macht zuerst das Rechteck für den Netzstecker rein!


    Ich habe leider mit der KSQ angefangen. Zur besseren Wärmeableitung ist ein großzügiger Klecks Wärmeleitpaste zwischen KSQ und Gehäusewand.


    Der Nullleiter ist natürlich direkt am Gehäuse angeschlossen worden, um das Ganze sauber zu erden.


    Danach habe ich die Platine hergestellt. Da ist an sich nicht viel drauf. Ein einstellbarer Spannungsteiler, der mit dem Poti und zwei in Reihe geschalteten 1K-Widerständen eine Spannung von 0-10V über dem Poti aus der 12V-Hilfsspannung der KSQ bereitstellt.
    Dann eine Sicherung für die AC-Seite und eine für die LED (schwarz, fest verlötet). Außerdem der Vorwiderstand für die Betriebsanzeige-LED.
    Dazu jede Menge Platinensteckverbinder samt Beschriftungen.
    Die Platine wurde noch auf der Rückseite mit mehreren Sprühgängen Lötlack überzogen, um die Spannungsfestigkeit zu verbessern.


    Danach habe ich die LED auf den KK montiert. Dank Montagesockel war keine Löterei nötig, aber man muss die Haltefedern etwas aufbiegen, da 0,15mm²-Silikonkabel selbst im verzinnten Zustand abknickt, bevor die Haltefedern soweit nachgeben, dass das Kabel reinrutscht.
    Wärmeleitpaste drunter war auch klar. Sockel festschrauben und fertig.


    Geht sehr unkompliziert.


    Danach habe ich die Kabel für die LED seitlich eingeführt in den KK und mit einer Angel aus Blumendraht durch das eingepresste Gewinderohr gezogen. Als nächstes habe ich die Kabel dann durch den LHS gezogen. Hier erweisen sich ein etwas steiferes Stahlseil und Klebeband als nützliche Helfer.
    Danach den KK auf den LHS geschraubt und mit hochfester Schraubensicherung gegen Verselbständigung abgesichert.


    Die satinierten Plexiglasronden auf den KK aufgeschraubt (als Abstandshalter wurde einfach zurechtgeschnittener Schrumpfschlauch missbraucht). Abstand etwa ein Zentimeter.


    Zum Schluss noch alles zusammengesteckt und im Schraubenhandel passende Karosseriescheiben und Feingewindemuttern gekauft. An der Station sind die Karosseriescheiben mit Schraubensicherung an das Gehäuse geklebt, die Gewidnerohre in die LHS und die Muttern auf die Gewinderohre. Alles mit Schmackes angezogen und Gehäuse zugemacht.


    Fertig. Etwas kippelig steht das Ganze, vielleicht schraube ich noch eine Stahlplatte unten dran.


    Mit 4000 K geben die Nichias ein sehr angenehmes Arbeitslicht ab und dank 90 cm langen LHS sind sie sehr gut positionierbar.
    Auch nach einer Stunde Vollgas sind die KK noch gut anfassbar und die Station wird nicht mal handwarm.
    Das Dimmen funktioniert, die Nichias kann man relativ dunkel machen. Allerdings ist die Steigerung der Lichtausbeute am Anfang gut dreimal so hoch wie am Schluss. Keine Ahnung, ob das in der Natur des Dimmers liegt oder woran sonst. Vielleicht hätte ein logarithmisches Poti besser funktioniert.
    Die Helligkeit ist gut, mir reicht sie aus. Betrieben werden die Nichias mit maximal 500 mA. Meistens habe ich sie auf 30% der Leistung gedimmt. Ich habe die Version mit 4000K.


    Brandschutzbedenken habe ich übrigens auch keine. Die LED werden eh nicht heiß genug dafür, außerdem habe ich die LED extra nochmal mit 800 mA abgesichert. Die KSQ ist bescheinigt für dem Einbau in Möbel mit unbekannter Brandschutzklasse, also sollte sie auch mit einem Alugehäuse keine Probleme bekommen.


    Größere Gewichte sollte man an die Lichthalterschläuche übrigens nicht hängen, für die Kühlkörper sind sie gerade noch so stabil genug.
    Hier noch zwei Fotos:



    Grüße aus Bayern
    K

    Zitat von Korbinian^

    Der Nullleiter ist natürlich direkt am Gehäuse angeschlossen worden, um das Ganze sauber zu erden.

    Naja - sauber wäre die Verwendung von grün/gelb isolierter Litze, und beim Wort Nulleiter musste ich grinsend an den blauen Leiter denken, und "was passiert wohl wenn man den Netzstecker andersrum reinsteckt". Aber wies aussieht auf den unscharfen Fotos, hast du es ja elektrisch korrekt gemacht.

    :whistling: habe ich doch glatt Schutzleiter und Nulleiter im Sprachgebrauch verwechselt.


    Grün-gelbe Litze war alle. Aber ich habe schon auf die Spannungsfestigkeit geachtet.


    Die unscharfen Fotos waren keine Absicht. Habe meine Speicherkarte nicht gefunden und musste mein Handy nehmen.


    Nach zwei Stunden Dauerbetrieb muss ich übrigens das "gut anfassbar" durch "gerade noch anfassbar" ersetzen. Die Kühlung ist grenzwertig X/ .

    D.h. welche Temperatur misst Du?


    Grenzwertig kann ziemlich grenzwertig sein. ;)


    60°C wäre wohl schon vom Gefühl her "grenzwertig", nicht aber für die LEDs. :P


    Edit:
    "Gerade noch anfassbar" deutet eher auf eine noch gut verträgliche Temperatur für die LEDs hin, je nach Wärmeemfindlichkeit zwischen 60 und 70°. Bei 80° hat man meist schon das Gefühl, "sich die Finger zu verbrennen". Ein preiswertes Infarrotthermometer ist da hilfreich.

    Ja, das ist "hilfreich" - bei blankem Aluminium kommst du aber mit einem billigen nicht weit ;)


    Da du die LEDs (den Bildern nach) thermisch gut an den Kühlkörper angebunden hast, ist "grenzwertig" vermutlich nicht sehr grenzwertig ;)

    Zitat

    bei blankem Aluminium kommst du aber mit einem billigen nicht weit


    ???


    Was genau meinst Du? Ein Infrarothemometer funktioniert auf blankem Metall prinzipbedingt nicht sonderlich genau. Da muss man immer mit etwas Farbe nachhelfen. Das ist völlig unabhängig vom Preis. :D

    Dann pinsel es halt mit etwas schwarzer Farbe an, oder klebe etwas schwarzes Isolierband drauf oder oder oder ;)
    nehme meist letzteres, das hat intern nicht wirklich wärmewiderstand und sollte einen besseren Emissionsgrad haben als blankes Alu.


    Hätte die Kühlkörper wahrscheinlich erst noch etwas poliert, da sind ja noch Bearbeitungsspuren drauf?
    Und deine "eigene Platine" muss kleiner :P ;)
    Schaut ansonsten aber gut aus, warum sind die LEDs auf der Bodenplatte so "versetzt"?

    Noch eine nicht ganz unwichtige Anmerkung:
    Aus Korbinians Projekt ergibt sich automatisch auch ein Erfahrungswert für den verwendeten Kühlkörper.


    Ich hatte weiter oben ja schonmal erwähnt, dass die Angabe des Wärmewiderstands nicht stimmen kann, da sich die Grafik auf der Produktseite und damit auch der Wert von 1,4 K/W auf die schwarz eloxierte Ausführung des Kühlkörpers bezieht.


    Die LEDs werden hier mit einer maximalen Leistung von 16 W betrieben. Ausgehend von einer Temperatur von 60 - 70°C ergibt sich ein realer Wärmewiderstand von 2,5 bis 3 K/W für den Kühlkörper; und das auch noch ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrads der LEDs.


    Hier sollte LED-Tech auf der Produktseite dringend nachbessern.

    Zitat von Tex

    ......ergibt sich ein realer Wärmewiderstand von 2,5 bis 3 K/W für den Kühlkörper; und das auch noch ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrads der LEDs.


    Hier sollte LED-Tech auf der Produktseite dringend nachbessern.


    Wobei es natürlich auch denkbar wäre das LED-Tech die richtigen Herstellerangaben nutzt und hier der Wärmeübergang zwischen LED und KK nicht so optimal ist :rolleyes:




    Zitat von Tex


    Edit:
    "Gerade noch anfassbar" deutet eher auf eine noch gut verträgliche Temperatur für die LEDs hin, je nach Wärmeemfindlichkeit zwischen 60 und 70°. Bei 80° hat man meist schon das Gefühl, "sich die Finger zu verbrennen". Ein preiswertes Infarrotthermometer ist da hilfreich.


    Zwischen 60° und 70° empfindet fast niemand mehr als anfassbar ... bei spätestens 55°C ist bei den meisten die Schmerzgrenze erreicht und führt bereits zu Verbrennungen. Kannst ja mal spasseshalber die Hand in 45°C warmes Wasser halten ....

    Zitat

    Wobei es natürlich auch denkbar wäre das LED-Tech die richtigen Herstellerangaben nutzt und hier der Wärmeübergang zwischen LED und KK nicht so optimal ist


    Wie soll das denn gehen? Wenn der Wärmeübergang zwischen LED und Kühlkörper nicht optimal wäre, würde sich die LED überhitzen und der Kühlkörper kühler bleiben, ganz einfach weil die Wärme dann gar nicht an den Kühlkörper weitergeleitet würde. Daten und Diagramm auf der Produktseite entsprechen dem SK578 SA, der in schwarz eloxierter Ausführung bei 50 mm Länge von Fischer Elektronik mit einem Wärmewiderstand von 1,4 K/W angegeben wird:
    http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/B03.1/K%C3%BChlk%C3%B6rper f%C3%BCr LED/PR/SK578_/$productCard/dimensionParameters/index.xhtml
    In der Ausführung aus blankem Aluminium liegt der Wärmewiderstand deutlich höher.


    Hinzu kommt noch, dass nicht bekannt ist, bei welcher Temperaturdifferenz Kühlkörper/Umgebung der Wärmewiderstand gilt. Persönlich habe ich bisher nur Erfahrungen mit den Typen SK572 SA 25 und SK584 SA 25. Bei diesen beiden Typen entspricht die berechnete Temperatur recht genau der gemessenen Temperatur, wenn man mit der vollen Leistung der LED als Wärmeleistung rechnet, die Lichtleistung also nicht berücksichtigt.


    Zitat

    Zwischen 60° und 70° empfindet fast niemand mehr als anfassbar ... bei spätestens 55°C ist bei den meisten die Schmerzgrenze erreicht und führt bereits zu Verbrennungen. Kannst ja mal spasseshalber die Hand in 45°C warmes Wasser halten ....


    Der Heizkörper in meinem Wohnzimmer hat eine Oberflächentemperatur von 46°C. Da kann ich die rechte Hand dauerhaft drauf liegen lassen.
    Die Kühlkörper meiner Aquarienleuchte erreichen eine Temperatur von 55°C. Da muss ich die Hand nach ca. 10 Sekunden wegziehen. Nach 5 bis 6 Sekunden wirds aber schon unangenehm. Verbrennungen hab ich aber auch nach 10 Sekunden noch nicht, noch nicht mal eine Hautrötung. :)

    Servus...


    Zitat von wallace

    Wobei es natürlich auch denkbar wäre das LED-Tech die richtigen Herstellerangaben nutzt und hier der Wärmeübergang zwischen LED und KK nicht so optimal ist :rolleyes:


    Denkfehler. Der Wärmeübergang zwischen LED und Kühlkörper bestimmt die Temperatur der LED und nicht die des Kühlkörpers, zumindest solange nicht, bis die LED verdampft.


    Edit: Tex war schneller-


    Daß der angegebene Wärmewiderstand des Kühlkörpers nicht stimmen kann, wurde schon mehrfach auch anderswo festgestellt.