Wie warm wird die LED?

  • Hallo,


    nachdem ihr mir bei den ersten Schritten ins LED Land geholfen habt ( vielen Dank nochmals) hätte ich eine neue Frage zu der ich keine Antwort gefunden habe. Unter dem Strich lautet die Frage wie warm werden die LEDs, befinden sie sich noch in der sicheren Zone?
    Aufbau ist 1m Coverline Aluprofil V2, darauf 9 XP-G2 R4 mittels Wärmeleitklebepads befestigt, KSQ ist ein Meanwell LPC-35-1050 welcher die LEDs mit 1050 mA bestromt. Das Aluprofil wird im Dauerbetrieb 42 Grad warm.
    Kann mir bitte jemand Hilfestellung geben damit ich diese Frage abschließen kann?
    vielen Dank im Voraus!


    Edir: ganz vergessen, die LEDS SIND AUF starplatine befestigt
    Gruß
    Damir

  • Du gehst folgendermaßen vor:
    Wärmeübergang von LED-Lötfläche zu LED-Chip sind 6K/W (siehe Datenblatt) -> Last sind etwa 3W, also ist der Chip 18K wärmer als seine Lötfläche.
    Der Übergang von Starplatine auf Kühlkörper ist nicht direkt gegeben, ich würde hier aber auf <4K/W schätzen, also hast du einen WorstCase von 12K Differenz zum Kühlkörper.
    42° Kühlkörper + 12K Platine + 18K LED -> Chiptemperatur < 72°.
    Dein Chip wird also auf jeden Fall irgendwo zwischen 60 (idealer Übergang der Sternplatine) und 72°C liegen, das ist absolut im Rahmen.

  • Vielen Dank Fakrae!


    Aber mal zum Verständnis das ich nicht immer fragen muss:
    Wärmeübergang von LED-Lötfläche zu LED-Chip sind 6K/W (siehe Datenblatt) -> damit ist Thermal resistance, junktion to solder point gemeint, oder? Der ist bei mir bei 4K/W . Hast du deinen Wert von der XP-G vielleicht? Soll keine Richtigstellung sein, ich versuche nur zu verstehe was wie wo.
    Beim Übergang Starplatine zu Profil habe ich nichts im Internet gefunden, deswegen danke für deine Schätzung. Ich habe noch überhaupt kein Gefühl für die Temperaturen und die Größen die da so vorkommen, aber mit deiner/eurer Hilfe wird es langsam. Also müsste meine Rechnung lauten 42° Kühlkörper + 12K Starplatine + 12K LED= 66° Chiptemperatur? Ist das so richtig?



    Zusatzfrage: Irgendwo im Inet habe ich für LEDs drei Werte gefunden irgendwie so Bestes Lm/W Verhältnis, bei 350mA und bei Volllast, ich finde die Seite aber nicht mehr. Das einzige Diagramm was ich habe ist Relative Flux vs. Current (Tj = 85°C). In meinen Augen sieht es so aus das die XP-G2 bei ca 200mA den höchsten Wirkungsgrad hat. Kann das sein? Kann man das berechnen?


    Gruß
    Damir

  • Natürlich, hast recht -.-" Ich sollte sorgfältiger lesen ^^ Der Übergang der XP-G2 ist tatsächlich nur 4K/W, also stimmt deine Rechnung.


    Rein physikalisch gilt für LEDs: Je geringer der Strom, desto größer der Wirkungsgrad. Das heißt du hast kein Maximum bei 200mA, sondern immer einen Kompromiss aus Effizienz und "Nutzen" (was hilft mir eine großartige Effizienz wenn ich 100 LEDs für 10lm brauche) - deswegen findet der Tradeoff immer zwischen den Kosten der zusätzlich nötigen LEDs (für die gleiche Lichtausbeute bei weniger Strom) und dem "Verlust" an Effizienz (durch den größeren Strom) statt. Was aber richtig ist, ist dass man häufig einen Sweetspot zwischen 350 und 700mA setzt (je nach Generation der LED - bei einer XM-L2 mit I_max = 3A verschiebt man den bspw eher richtung 700mA, in Zukunft kann der durchaus auch bei höheren Strömen sein) hauptsächlich weil natürlich auch der Preis der LEDs bei steigenden I_max steigt und es sich deswegen früher rentiert die LEDs höher zu bestromen und dafür weniger zu verbauen.
    Dazu kommt, dass ja die Effizienz auch von der Temperatur abhängt - je kühler die LED desto effizienter. Deswegen hat bspw auch eine aktuelle XM-L2 eine Thermal resistance von 2,5K/W - damit sie kühler sein kann.


    Von Cree gibt es eine schöne Seite wo man die Effizienz/den Output der LEDs bei verschiedenen Temperaturen und Bestromungen sehr schön sehen kann - aber ich finde die Seite gerade ums verrecken nicht.
    Danke @NoNameStriker ;-) -> http://pct.cree.com/

  • Moin! Bei Falks Beispielrechnung fehlt noch ein wesentlicher Wärmewiderstand - und zwar der zwischen Solderpoint und Metallkern der Platine. Zwischen der Lötfläche der Platine und dem Aluträger liegt nämlich noch das Dielektrikum zur elektrischen Isolation welches leider oft noch erheblich zum Gesamt-WW beiträgt. Im blauen Forum hat mal einer eine XP-G Starplatine von LT vermessen und ist auf einen Rth_Junction-MCPCB von 16K/W (!) gekommen. Wenn davon 6 auf Junction-SP entfallen sind es sagenhafte 10k/W durch das Dielektrikum. Das ist auch der Grund warum sich LT bei den XM-L auf Kupferplatine so einen Aufwand mit der Aussparung des Dielektrikums unter dem thermal pad macht, oder sich Keramikplatinen lohnen. Die Wärmeleitfähigkeit der Keramik ist im allgemeinen ja schlechter als die von Alu, durch die Einsparung des Dielektrikums wird das aber überkompensiert.

  • Wenn ich jetzt für das Dielektrikum noch 45K dazurechnet komme ich auf 111 Grad Chiptemperatur. Hört sich nicht mehr so toll an. Jetzt muss ich nur noch rausfinden wie hoch die Lebensdauer der LED ist bei dieser Temperatur

  • Nicht ganz - die 10K/W (krass, dass es tatsächlich so viel ist hätte ich nicht gedacht) werden statt meiner gedachten 4K/W für die Starplatine eingesetzt, also musst du nur 18K und keine 45K oben drauf rechnen -> Chiptemperatur ~84°C. Das ist dann der Wert bei dem Cree seine LEDs spezifiziert und auch der ist vollkommen im Rahmen. Da du am Profil nichts ändern kannst und an den Platinen nicht, wäre die Bestromung das einzige was du verbessern kannst - und 700mA ist dann doch ein ganz schönes Stück dunkler als die 1050mA. (Okay, aktive Lüftung geht auch aber -> unnötig)

  • Das hört sich schon besser an :-). Ich habe mir gedacht das ich das Problem ganz leicht mit einer dimmbaren KSQ umgehe (Meanwell Netzgerät 1250mA (28-48V) dimmbar)- Hab das Teil auch gestern bekommen, gleich alles umgebaut, aktuell habe ich 15 XP-G2 R4 auf zwei Coverline Profile verteilt und habe mich gewundert warum es so "dunkel" bleibt bei Vollaussteuerung. Des Rätsels Lösung: Mir wurde der falsche Artikel geliefert. Statt mit 1250mA habe ich eine KSQ mit 350mA bekommen. Jetzt muss ich schauen wie ich das mit LED-Tech regel. Positiv ist das die Temperatur am Profil nicht über 35°C steigt ;-).
    Mal sehen wie sich das noch Entwickelt. Eigentlich wollte ich nur ein paar LEDs zum rumprobieren und jetzt baue ich schon an einer dimmbaren LED Beleuchtung mit Ansteuerung durch Arduino für das Aquarium rum :-))



    Gruß
    Damir

  • Kurzes Update.


    Richtiges Netzgerät ist gekommen, hab es gleich mit Poti angeschlossen und langsam auf Fahrt gebracht. Ergebniss sieht gut aus. Da ich die LEDs jetzt auf zwei Profile verteilt habe (1x8+1x7) bleibt die Hitzeentwicklung im Rahmen, Profil wird max. 43 Grad warm bei 1250 mA.
    Somit Part 1 gelungen, jetzt bin ich gerade dabei mit dem Arduino eine Steuerung zu bauen für Sonnenaufgang und -untergang. Bin gespannt wie ich das hinbekomme.


    Gruß
    Damir