Kühlung notwendig? ...und Verarbeitung ohne Platine? Nichia

[katze_sonne]

Hallo,

ich frage mich gerade, ob man bei diesen LEDs eine Kühlung bräuchte?:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... itter.html

Oder würde es schon reichen, sie auf Streifenrasterplatinen aufzulöten?

Und noch viel wichtiger: Hat jemand schon Erfahrungen gesammelt mit den Nichia LEDs dieser Baugröße, was die Verarbeitung angeht? Aus dem Datenblatt entnehme ich, dass die ja verdammt klein sind Aber wenn's sein muss, kann ich auch mal den Grobmotoriker abstellen ^^

Was mir vorschwebt ist: Streifenrasterplatine nehmen, Kupferstreifen mit Lötzinn "benetzen", damit eine Art "Lötpad" schaffen und dann, während man dieses Lötpad am Rand erhitzt, die LED mit einer Pinzette drauffallen zu lassen. Geht das, oder brauche ich mir da gar keine Hoffnung machen? Denn die Version auf der Platine ist ja unverhältnismäßig teuer (1,99€ statt 0,59€! Zumindest, wenn man 9 < Anzahl < 56 nimmt...)

Vielen Dank im Voraus,
katze_sonne

EDIT: Ich hatte gerade die *grandiose Idee*, die Bezeichnung der LED mal eben zu googlen Und bin auf das hier gestoßen: viewtopic.php?p=160193#p160193

Verarbeitung ist jetzt klar - da bin ich jetzt mal beruhigt. Nur die Frage mit der Kühlung wäre für mich noch nicht eindeutig geklärt: Muss man die 0,6W an Wärme wirklich abführen? Und wenn ja: Reicht da schon ein kleiner Kühlkörper wie dieser hier für 4 LEDs? http://www.reichelt.de/index.html?ARTICLE=22282

[Mr Fix-it]

Hallo katze_sonne,

den einen hast Du schon gesehen, schau auch noch diesen an

dazu noch dieser
viewtopic.php?f=31&t=14650&hilit=Wandleuchte

habe inzwischen 100 Stück von den Teilen gelötet und zwei dabei in den Himmel geschickt.
Die LED ist das beste, was es derzeit am Markt gibt, beachte dazu ustonis Tabelle, dort hat er die Kosten pro lm und die lm/W schön übersichtlich gelistet.
Und ja, Du brauchst einen Kühlkörper, nicht besonders groß, aber ganz ohne wird das Teil zu heiß, siehe Datenblatt. Bei 100 mA macht sie 5 Sekunden bevor die LED abreist in den Himmel.

Gruß
Mr. Fix-it

Ist heute noch eine Leiche dazu gekommen, aber beim Re-löten, habe meine Messstrecke zerlegt, da kann das absolut flott passieren.

[katze_sonne]

Hallo,

vielen Dank für deine schnelle Antwort! Du hast mir sehr geholfen. Und danke für den Link (echt tolle Lampe! Hast erstmal ein paar zusätzliche Sterne verdient ).

Eine kurze Frage vielleicht noch... *Eigentlich* wollte ich ja auch so ein Netzteil hier verbauen (http://www.reichelt.de/index.html?ARTICLE=66861) - ich hatte es auch schon in einer anderen Lampe - die ich noch vorstellen muss - verwendet. Nur in diesem Fall geht es um eine Schrankbeleuchtet. Sprich: Das Netzteil muss gut "verpackt" werden (und damit möglichst auch vor Staub u.Ä. geschützt werden). Nach dem Lesen des verlinkten Threads und der sachlichen Aussagen einiger Experten bin ich mir da aber gerade nicht mehr so sicher. Ich dachte, man könnte es vielleicht einfach in eine kleine graue Abzweigdose setzen - dann kann ja weiter nichts passieren. Andererseits denke ich mal, dass die Lüftungslöcher nicht ganz umsonst sind ^^ Also fällt das Netzteil evt. schon weg (mangels Möglichkeiten des staubdichten Verpackens ohne Hitzestau)?

Das gute an dem NT wäre aber auch gewesen, dass man es feinjustieren kann (sprich LEDs auch ohne oder mit nur sehr geringem Vorwiderstand möglich)... Am liebsten wäre mir natürlich ein Steckernetzteil, aber das lässt sich weder feinjustieren noch gibt es das mit 24V für den Preis (ca. das doppelte)...

EDIT: Ausgerechnet bei Conrad gibt's bezahltbare 24V Steckernetzteile http://www.conrad.de/ce/de/product/512697/ Damit nehme ich das "Preis mind. doppelt so groß" wieder zurück. Werde ich wohl doch kleinere Vorwiderstände verwenden müssen - macht's dafür alles ein wenig einfacher. Bis auf die Frage, ob ich wirklich mit Fahrrad den ganzen Weg (ca. 2 Stunden pro Weg, also mind. 4 Stunden hin- und zurück) zu Conrad fahren will, um den Versand zu sparen ^^ (und dann gleich die Widerstände mitbesorgen muss, da - also vorher die LEDs etc. schon brauche)

Zur Kühlung habe ich übrigens dank euren Threads auch schon eine Idee, aber deren Umsetzbarkeit wird sich erst noch in der Praxis beweisen müssen, bevor ich die hier poste

EDIT2: Mähhh, das NT scheinen die in keine Filiale vorrätig zu haben Und ist klar, das Voltcraft haben sie wohl gleich mehrfach da, aber das hat halt extrem schlechte Bewertungen wegen Brummen und co.

[capslock]

Einen kleinen Vorwiderstand würde ich auch bei einem einstellbaren Netzteil verwenden, denn wer sagt Dir denn, daß der Temperaturkoeffizient der Spannungsregelung und der LEDs wirklich gegensinnig sind?

Kühlung: die guten alten Transistoren im To-92-Gehäuse waren meistens mit 625 mW maximaler Verlustleistung spezifiziert, es gab sogar Sondertypen von Toshiba, die mehr abkonnten. Die Kühlung erfolgte im wesentlichen über die Beinchen an die Luft und die Platine. Ein LED-Chip kann zwar nur 110 - 130° Grad ab gegenüber 175° bei den meisten Transistoren, aber dafür werden auch ca. 25% der Leistung als Licht abgestrahlt. Will heißen, wenn man es schaft, genügend starke Kupferfolie, -draht oder Litze dranzulöten, sollten 600 mW gerade noch möglich sein. Ich warte gerade auf eine Lieferung von Lumitronix und kann dann nächste Woche mehr berichten...

[Mr Fix-it]

Hallo katze_sonne,

das mit dem Geschwätzt zum Thema Gehäuse ist wirklich ausgeartet. Die Lüftungslöcher habe ich aus Sicherheitsgründen angelegt. Das Gehäuse hat einen Aluboden der das bisschen Abwärme locker weg schafft. Die Netzteile schaffen es nicht das Gehäuse merklich zu erwärmen. Die Temperaturen bleiben auch nach Stunden Betrieb unterhalb von 37°C.

Aus Effizienzgründen habe ich auf jegliche Form Vorwiderstand verzichtet. Wenn Du das Netzteil so auswählst, das die Leistungsgrenze so bemessen ist, das bei der vorhanden Schaltung, die Stromaufnahme so austariert ist, das Dein Netzteil in jedem Fall abschaltet, bevor die LED's überhaupt aufgrund von ID leiden können, geht das auch sehr sicher.

Meine Leuchten sind jetzt seit 14 Tagen in Betrieb und es gab bisher weder mit den Temperaturen der LED'S noch der Netzteile irgend welche Probleme. Ich habe mir jetzt dennoch ein Alugehäuse geholt, sicher ist sicher. Das kannst Du auch machen und dann brauchst Du auch keine Lüftungslöcher, solange Du das Netzteil mit dem Boden des Gehäuses verschraubst (etwas Wärmeleitpaste zwischen Boden Netzteil und Gehäuse kann nicht schaden), weil dann die Abwärme über den großen Kühlkörper (Alugehäuse) abgeleitet wird (Bei Deinem 25 W Netzteil sind das gerade mal 3,5 Watt Wärmeleistung).

Darüber hinaus produziert nur die Verlustleistung eines Netzteils Wärme. Da die Netzteile von MeanWell sehr effizient sind (86 - 92%), fällt bis ca. 75 Watt Netzteil kaum nennenswerte Abwärme an (75 Watt Output = 100%, Verlustleistung max. 14 % macht 10,5 Watt, die weg gekühlt werden müssen, das ist nicht wirklich viel und verteilt sich bei diesem Modell Netzteil auf eine Bodenfläche von 129 x 99 mm). Da mach ich mir keinen Kopf, solange das Alugehäuse ausreichend Luft bekommt.

Im Zweifel kauf ein Netzteil der Serie PLC die haben ein Möbelzeichen. Vielleicht schaust Du auch mal hier, aber Vorsicht 25 Euro Mindestbestellwert.
Gruß
Mr. Fix-it

PS Danke für die Sternchen. habe es jetzt mit 12 Watt abends schön hell, vorher liefen 9 Watt, aber es war, im Vergleich zu jetzt, dunkel. Die Leuchten kann ich auch einzeln schalten, dann liegt der Verbrauch mit LowLoad bei nur 7 Watt.

[ustoni]

@ capslock:

Wer in der Lage ist, Datenblätter nicht nur zu erkennen, sondern auch zu lesen, stellt solche Fragen nicht.

[capslock]

@ ustoni:

Falls sich das auf die Temperaturkoeffizienten bezog, den von der LED kenne ich schon, aber den vom Netzteil gibt nicht mal Meanwell an, geschweige denn Pollin, Conrad & co.

[katze_sonne]

Auf die Idee, dass auch ein geschlossenes Aluminiumgehäuse Wärme abgibt (und es sowas ja auch fertig gibt, bei Reichelt z.B. - denn beim sauber selber machen bin ich... weniger begabt, besonders was Metall angeht ) bin ich ja noch gar nicht gekommen (hier fehlt eindeutig ein :facepalm: Emoticon )...

Ich muss mal schauen - und insbesondere weiß ich jetzt ungefähr wie viel ich ausgeben muss, an Geld, und muss die entsprechende Person (meine Tante) fragen, ob die das auch ausgeben möchte (die LEDs sollen - so zumindest meine Hoffnung ^^ - solche Osram Linestra Lampen in einer Kleiderschrankbeleuchtung ersetzen - die kosten ein schweine Geld, gibt es nirgendwo außer im Internet - zumindest die mit nur einem Sockel in der Mitte -, sind mega ineffizient - 60W entsprechen subjektiv einer 30W Glühbirne -,...

Danke für Eure Hilfe!

@ustoni: Auf wen/was sich das jetzt genau bezog, habe ich ehrlichgesagt auch nicht genau verstanden?

EDIT: @Mr. Fixit: Ich habe die beiden HowTos (Badezimmerleuchte und Wohnzimmerleuchte) mal hier eingetragen

[Mr Fix-it]

Hallo,

@capslock
das ist in der Tat ein Manko bei den Teilen von MeanWell. Aber ich darf Dir aus Erfahrung mit der RS-Serie sagen, das die selbst dann nicht besonders warm werden, wenn man sie an der Lastgrenze betreibt (bis 75 Watt). Leider baut MeanWell für den ganz schmalen Geldbeutel auch andere Serien und bei denen ist die Effizienz nicht so hoch, teilweise nur 79%. Das ist mir deutlich zu wenig (Schmerzgrenze 85%).

@katze_sonne
Schön das es Dir was gebracht hat und wie Du hier siehst, halte ich mich nicht an meine eigene PN-Regel, also alles halb so wild.

Gruß
Mr. Fix-it

[capslock]

@ Mr. Fix-It,

ich glaube, Du hast mich auch falsch verstanden. Der Temperaturkoeffizient bezieht sich nicht auf die Erwärmung des Netzteils, sondern darauf, wie sich die Spannung mit der Temperatur ändert (sei es wegen Umgebungstemperatur oder wegen Eigenerwärmung).

Die besagte NF2L757ART hat einen Temperaturkoeffizienten der Vorwärtsspannung von etwa -0,25%/K, d.h. zwischen 20 und 40°C sinkt die Vorwärtsspannung um 0,3 V oder 5%. Leider ist im Datenblatt kein Strom(Spannungs)-Diagramm angegeben, vermutlich weil kein Mensch die Dinger so einsetzt. Es ist aber davon auszugehen, dass die Kurve sehr steil wird, d.h. wenn Du die Spannung des Netzteils so einpegelst, dass der gewünschte Strom fließt und die LEDs erwärmen sich weiter oder es ist im Haus mal 15° Wärmer als normal, dann steigt der Strom sehr schnell an.

Was Du jetzt bräuchtest, wäre ein Netzteil mit dem gleichen Temperaturkoeffizienten, am besten sogar noch etwas größer, damit der Strom bei hohen Temperaturen sogar etwas konservativer bemessen ist. Nur: normalerweise ist der Koeffizient bei Konstantspannungsquellen nicht oder nur als +/- - Bereich angegeben, und ein Netzteil mit -0,3 %/K würde für alle anderen Anwendungen ein hundsmieserables Netzteil abgeben.

Welche Meanwells haben denn solch sagenhafte Wirkungsgrade? Die bei Lumitronix und Reichelt verfügbaren Konstantstromquellen liegen so bei 83-87%.

[Mr Fix-it]

Hallo capslock,

Ja, das war ein Miß.... Aber was den Temperaturkoeffizient angeht, deshalb werden die LED's bei Betriebstemperatur gemessen. Denn nicht nur diese Veränderung UD und ID bei steigender Temperatur ist ein Problem, sondern auch die allgemeinen Abweichungen in der Produktion.

Den Gau bei veränderten Umfeldbedingungen (15°C mehr in der Wohnung - auch wenn es unwahrscheinlich zu sein scheint) kann man nur begegnen, indem man ein Netzteil verbaut, das in seiner Leistung so fein auf die LED-Schaltung abgestimmt ist, das im Fall der Fälle das Netzteil ab schaltet, weil seine Leistungsgrenze erreicht ist.

Die Netzteil (MeanWell RS-25-48 und RS-50-48) die ich derzeit in meinen Wandleuchte verwende, werden im Betrieb kaum warm (32° bzw. 37°C nach 30 Minuten Betrieb), da würde auch ein passender Temperaturkoeffizient nicht wirklich viel nutzen. Die LED-Schaltung meiner Wandleuchte verträgt max. 1,2 A, das eine Netzteil schaltet bei 0,55 A ab, das andere bei 1,05 A, damit bin ich auf der sicheren Seite.

Gruß
Mr. Fix-it

[capslock]

Die Netzteile haben 85 bzw. 86% Wirkungsgrad, also auch nicht anders als Stromquellen von Meanwell in der Preisklasse. Die Überlastabregelung liegt bei 110 - 180% bzw. 110 - 150% of rated power. Schließ doch mal einen gut belastbaren Widerstand mit z.B. 36 Ohm an (macht 1,33 A) und miß, ob und wie schnell die Schutzschaltung anspricht.

Immerhin gibt MW bei diesen Netzteilen den Temperaturkoeffizienten an, +/- 0,03 %/K, also viel zu wenig für eine Kompensation der LEDs und vor allem mit unbestimmtem Vorzeichen.

[ustoni]

@capslock:

Nein, von meiner Seite aus war das kein Missverständnis.

Die Angabe eines Temperaturkoeffizienten bei einem Netzteil macht meines Erachtens keinen Sinn - Deine Erklärung ist zwar vollkommen korrekt - aber wie sollte dies bei einigen Dutzend Bauteilen mit völlig unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten überhaupt machbar sein?

Mein Hinweis aufs Datenblatt (der LEDs) bezog sich auch mehr auf die Interpretation selbigens. Ich gehe mal davon aus, dass Du Dich - korrekterweise - auf die Diagramme auf Seite 13 des Datenblatts beziehst:

Rechts ist die Spannung über der Temperatur aufgetragen. Die 3 % halte ich für geringfügig hochgegriffen, prinzipiell würde ich Dir aber hier zustimmen.

Links ist aber der Strom über der Spannung aufgetragen; die beiden Kennlinien sind gegenläufig. Resultat: es wird sich bei jeder Temperatur ein stabiler Arbeitspunkt einstellen. Sicherlich ist der tatsächlich fließende Strom von der Temperatur abhängig. Es wird sich aber (in vernünftigen Grenzen) immer ein stabiler Arbeitspunkt einstellen; sollte die Raumtemperatur einen Wert von z.B. 60 Grad überschreiten, ist die Funktion der Beleuchtung sicherlich das kleinste Problem...

Gruß
Uwe

[capslock]

Uwe, Danke für's Posten des Diagramms. Ich hatte es direkt vor Augen, aber nicht als Strom-Spannungs-Diagramm wahrgenommen, weil ich drauf getrimmt bin, dass anständige Dioden eine exponentielle Kennlinie haben. Hier haben wir eine schwache Rechtskrümmung, daher wird sich tatsächlich ein neuer Arbeitspunkt einstellen.

Anhand des Diagramms kann man auch abschätzen, um wieviel der Strom hochlaufen möchte (genau stimmt es natürlich nicht, weil eine erhöhte Arbeitstemperatur, z.b. durch Hochsommer unterm Dach, ja gerade was anderes ist als TA = 25°C).

Nehmen wir mal an, der Strom ist auf 100 mA bei 25° eingestellt. Jetzt erhöhen wir die Raumtemperatur um 20° (gut, ist etwas extrem), dann wirkt das wie eine Erhöhung der Spannung um 0,3 V, d.h. es stellt sich ein Strom von ca. 170 mA ein. Wenn wir einen guten Kühlkörper haben (5 K/W + 11 K/W von der Diode), erhöht sich die LED-Temperatur um weitere 6,72°, was dann aber einen weiteren Anstieg auf ca. 190 mA macht, was dann zu einer weiteren Temperaturerhöhung um 1,9 ° führt. Über'n Daumen gepeilt kann sich ein neuer Strom von 200 mA einstellen.

Und jetzt laß mal das Netzteil einen positiven TC haben und die LED ihren maximal zulässigen Wärmewiderstand von 17 K/W ausreizen...

Damit sowas eingermaßen stabil läuft, müssen zwei von drei Bedingungen erfüllt sein: stark unterstromte LEDs, sehr gute Kühlung oder ein zuverlässig abregelndes Netzteil, das kurz vor Maximallast betrieben wird.

[Mr Fix-it]

Hallo Capslock,

bin sogar noch einen Schritt weiter gegangen und habe alle 48 LED's riskiert, so sicher war ich mir damit, das mein Netzteil rechtzeitig abschaltet.

Versuch:
Licht an auf Stufe Highload, also ca. 150 mA je LED. Nach 30 Minuten Betrieb, Netzteilspannung manuell hoch getrimmt, bis zum Abschaltpunkt, der bei 51,2 V erreicht war. Welcher Leistung in A das entsprach, kann ich nicht sagen, habe ich nicht gemessen (fehlendes zweites Messgerät), aber wenn ich die Spannung auf die einzelnen LED's umlege und dann die Stromaufnahme kalkuliere lagen 6,4 V ja LED an, gemäß Datenblatt und Messergebnissen der tatsächlich verwendeten LED's ergibt das eine Leistungsaufnahme von 180 mA mal 6 Stränge ergibt 1,08 A, damit liege ich nur gering über dem angegebenen Hersteller-Wert von min 110% Load Überlastabschaltung. Das kleine Netzteil macht diese bezüglich eh keine Probleme, weil es so weit unter dem Max-Load der LED's liegt.

Nach dem Test lief alles wie zuvor, Spannung zurück auf 49 V gedreht, Leuchten und Netzteile funktionieren einwandfrei.
Klar ist das kein Versuch, den ich jeden Tag wiederholen wollte. Aber die LED von Nichia hält sogar Spitzen von 400 mA aus, die Abschaltzeit des Netzteils beträgt weniger als die Toleranzzeit der LED für hohe Ströme, also es wird immer früh genug abgeschaltet.

Der Fall ist bisher aber noch nicht eingetreten. Habe im Wohnraum einen Kaminofen zur zentralen Gasheizung. Besonders um diese Jahreszeit mache ich abends, wenn es was fröstelt, nicht die Heizung sondern nur den Kaminofen an. Wenn ich da nicht acht gebe, dann sind es schnell kurzzeitig mal 30°C in der Bude, selbst das hat bisher keine Probleme gemacht. also echter Härtefall, was die LED'S bei mir durch machen müssen und dies Wandleuchten sind jeden Tag wenigstens 8 bis 10 Stunden in Betrieb, derzeit sogar noch länger, und das seit 14 Tagen, keine Probleme.

Gruß
Mr. Fix-it

[ustoni]

Hallo, Capslock, wirklich sehr interessant!

"Ich hatte es direkt vor Augen, aber nicht als Strom-Spannungs-Diagramm wahrgenommen, weil ich drauf getrimmt bin, dass anständige Dioden eine exponentielle Kennlinie haben. Hier haben wir eine schwache Rechtskrümmung,..."

Eine Krümmung von Augen- und anderen Winkeln finde ich ausgesprochen bedauerlich. Ich hoffe, dass ich Dich nicht noch weiter bedauern muss...

Uwe

Was für ein Beitrag ...

[contour7]

Ich habe mir zum Testen einige 757er Nichia Emitter geholt. Anschliessen ohne Platine geht nicht da zu klein und testen mit dem Analog-Multimeter kann man sie auch nicht da intern 2 LED verbaut sind, also musste eine Hilfsplatine her!

Ich habe ein Stück Platinenmaterial FR4 doppelseitig mit 70 my CU so in Segmente 25 x 15 mm aufgeteilt dass man über den Schlitz immer eine LED legen und verlöten kann. Die Schlitze wurden mit einem scharfen Teppichmesser gemacht.

Zuerst die LED mit Wärmeleitkleber festgeklebt und dann seitlich verlötet bzw. das flüssige Zinn zwischen LED und Cu laufen lassen. Sieht zwar nicht so schön aus aber es gibt Kontakt. Die LED legen ordentlich los mit dem Lichtausstoss und der Kühlbedarf ist auch nicht so hoch. Ich habe sie mit 150 mA laufen und ich denke die Platine reicht aus. Notfalls kann man sie ja auf einen Alu-Streifen kleben. Hier hilft noch etwas die untere Kupferseite kühlen.

Wenn es jetzt noch professionelle Platinen zum Reflowen gäbe wäre es mit diesen LED eine tolle und energiesparende Sache.

[Mr Fix-it]

Hallo contour7,

die LED ist klasse. Platinen müssen nicht sein, es gibt bereits einen Beitrag zu dem Thema:
viewtopic.php?f=31&t=14712&hilit=SMD+L%C3%B6ten

Mit selbstklebenden Kupferstreifen geht es auch ganz gut, Du brauchst keine Platine und bist sehr flexibel, weil eine LED mit Anschlüssen nicht viel Platz braucht. Die Streifen kannst Du natürlich auch auf Platinenträgermaterial kleben oder auf Kunststoffe. Ich habe jedoch die Erfahrung gemacht, das ein Kühlkörper auf die Dauer schon sinnvoll ist, möchte man die LED unter 70°C halten, ab dieser Temperatur macht es auch nach dem berühren noch Au.

Gruß
Mr. Fix-it

[Achim H]

Bei der Vielzahl Bauten mit dieser Led finde ich es sehr schade, dass diese nur als Emitter und auf Starplatine angeboten wird. Warum aber nicht auf einer 10x10mm Platine? - Siehe auch diese Produktanfrage

[contour7]

Die Möglichkeit mit den Kupferstreifen gefällt mir überhaupt nicht daher habe ich nochmal eine Platine
hergestellt.

Die kleineren Felder sind 25 x 15 mm groß und dienen auch der Kühlung.
Die Platine ist für mich eine saubere Sache und bietet diverse Bestückungsmöglichkeiten, auch für Widerstände.

Die Trennstreifen sind 1 mm breit.

[Mr Fix-it]

Da sieht richtig gut aus und ist natürlich weit besser als das Gefummel mit den Kupferstreifen. Wohl dem der Platinen machen kann und möchte.
Ist mir fünf Sterne wert.