LED Module für die Straßenbeleuchtung - Aventrix

Announcements, neue Produkte und Features bei LUMITRONIX® und in der LED-Branche

Moderator: T.Hoffmann

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ben_c
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Mi, 09.03.16, 17:09

Ein weiteres Produkt was wir dieses Jahr auf der L&B vorstellen werden - neue High Power Module für die Straßen und Tunnelbeleuchtung.
Getauft haben wir diese auf den Namen: Aventrix

Aventrix 2x2, LED-Modul, 60x65mm
-> Bis zu 1540 lm
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... weiss.html
1.PNG
1.PNG (77.68 KiB) 5893 mal betrachtet
Aventrix 4x4, LED-Modul, 120x120mm
-> Bis zu 6165 lm
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/L ... weiss.html
2.PNG
2.PNG (129.82 KiB) 5893 mal betrachtet
Aventrix 2x8, LED-Modul, 60x240mm
-> Bis zu 6165 lm
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/L ... weiss.html
3.PNG
3.PNG (119.59 KiB) 5893 mal betrachtet
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Achim H
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Mi, 09.03.16, 17:23

Überspannungsschutz bis zu 4000 KV

4000 kV = 4 Millionen Volt.
Bei einer Funkenstrecke von 1mm je 1000V springt der Funke 4m weit. Da nutzt auch ein Überspannungschutz herzlich wenig.
ustoni
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Mi, 09.03.16, 18:15

Und noch ein Brüller:
Ausgezeichnetes Thermomanagement durch IMS-Leiterplatte (Alu-Kern), mit 0,004 K/W (2x8 Serie)
Wie kommt ihr denn auf einen Wärmewiderstand von 0,004 K/W ???

Habt ihr eventuell beim letzten Ausflug zum Asteroidengürtel ein neues Element entdeckt? :D
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ben_c
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Mi, 09.03.16, 23:56

In den ganzen Artikeln und Prospekten steckt insgesamt soviel Text das sicherlich noch mehr Fehler vorhanden sind. Habt etwas Geduld, wird alles noch korrigiert :D
blind
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Fr, 11.03.16, 15:05

So wie es scheint wurden die Angaben korrigiert.

Zum Thema Wärmewiderstand:
Ich finde den neuen Wert von 0,023K/W (Bsp. Aventrix 4x4) durchaus realistisch.

Rechenbeispiel:
- typ. LED-Wärmewiderstand der Nichia E21 Serie = 0,3K/W laut Hersteller-Datenblatt
- Anzahl LEDs = 16
- Länge = 120mm
- Breite = 120mm
- Dicke (IMS) = 1,6mm (nehme ich an)

Wärmewiderstand LED --> Isolierung:
Wärmewiderstände verhalten sich ja bekanntlich wie ohmsche Widerstände. Somit haben wir 16x0,3W/K "parallel geschalten"
Das macht einen Gesamtwärmewiderstand von LED auf Isolierung von 0,01875K/W.

Wärmewiderstand des Isoliermaterials:
Hier gibt es laut dem Hersteller leiton verschiedene Qualitäten des Wärmeleitwerts von 1,0W/mK bis 8,0W/mK.
Nehmen wir hier einfach mal den schlechtesten Wert von 1,0W/mK.
Die Isolation beträgt eventuell standardmäßig 0,1mm.

Somit kommen wir auf einen Wärmewiderstand von:
Wärmewiderstand = Länge / (Fläche * Wärmeleitwert)
Wärmewiderstand = 0,0001m / ([0,120*0,120] * 1,0W/mK)
Wärmewiderstand = 0,0256K/W

(Das Alu vernachlässige ich mal, da es ein hervorragender Wärmeleiter ist)

Also kommt das schon so hin. Man muss dann halt die Wärme welche "hinter" der Alu Platine entsteht mit einem sehr guten Kühlkörper abführen. Ansonsten staut sich die Wärme natürlich am LED-Modul und man hat ein Problem :)

-blind
ustoni
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Sa, 12.03.16, 11:47

@ blind:
Die Rechnung würde nur dann stimmen, wenn die Wärmeleistung gleichmäßig über die Fläche verteilt würde. Das ist hier aber nicht der Fall, die Wärmeleistung wird an 16 Punkten eingespeist. Zwar wird die Wärme auch an eine relativ große Kupferfläche abgegeben, wodurch ein recht niedriger Wärmewiderstand überhaupt erst möglich wird, jedoch hat auch diese Kupferfläche aufgrund der geringen Stärke einen erheblichen Wärmewiderstand. Das Temperaturgefälle von innen nach außen innerhalb der Kupferfläche ist also schon recht groß. Deshalb kann keinesfalls einfach die ganze Fläche zur Berechnung hergenommen werden.

@ ben_c:
Beim 2x2-Modul habt ihr einen Wärmewiderstand von 0,9 K/W angegeben (halte ich für realistisch), beim 2x8-Modul dagegen 0,023 K/W. Das passt nicht. Das 2x8-Modul besteht im Prinzip aus 4 thermisch parallel geschalteten 2x2-Modulen. Dementsprechend müsste der Wärmewiderstand bei 0,225 K/W liegen.
Kann es sein, dass ihr euch einfach um eine Stelle vertan habt?
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ben_c
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Sa, 12.03.16, 12:20

Gute Frage! Ich bin nun vorerst auf der Light & Building und werde eure Fragen und Einwände danach klären :)
blind
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Di, 15.03.16, 16:12

ustoni hat geschrieben:@ blind:
Die Rechnung würde nur dann stimmen, wenn die Wärmeleistung gleichmäßig über die Fläche verteilt würde. Das ist hier aber nicht der Fall, die Wärmeleistung wird an 16 Punkten eingespeist. Zwar wird die Wärme auch an eine relativ große Kupferfläche abgegeben, wodurch ein recht niedriger Wärmewiderstand überhaupt erst möglich wird, jedoch hat auch diese Kupferfläche aufgrund der geringen Stärke einen erheblichen Wärmewiderstand. Das Temperaturgefälle von innen nach außen innerhalb der Kupferfläche ist also schon recht groß. Deshalb kann keinesfalls einfach die ganze Fläche zur Berechnung hergenommen werden.
Hier muss ich dir widersprechen.

Beispiel: Aventrix 4x4:
Nehmen wir an, dass 75% der Fläche mit Kupfer zur Wärmeableitung an die Isolierschicht genutzt werden.
Kupferfläche = 0,12m * 0,12m = 0,0144m², davon 75% => 0,0108m²
Dicke = 0,000035m (entspricht 35µm => Standardwert)
Wärmeleitfähigkeit = 240 bis 400 W/m*W
Somit:
Wärmewiderstand (schlechteste Wärmeleitfähigkeit) = 0,0000135 K/W
Wärmewiderstand (beste Wärmeleitfähigkeit) = 0,0000081 K/W

Hier sind wir um ein paar Dezimalstellen neben den 0,9K/W bzw. 0,023K/W, das ist wohl ein Tropfen auf den heißen Stein!

Zur punktuellen Wärmeerzeugung:
Das alles verhält sich sehr ähnlich zum elektrischen Strom. Mehr Fläche = bessere Ableitung bzw. weniger Widerstand. Klar es geht alles konzentrisch und es dauert einen Moment bis die Wärme sich verteilt hat aber ich behaupte man wird hier fast keinen Unterschied von Mittelpunkt bis zur äußeren Kupferfläche erkennen können. Falls du Quellen zur Berechnung eines solchen Falls findest, wäre ich dir sehr dankbar.
ustoni hat geschrieben:@ ben_c:
Beim 2x2-Modul habt ihr einen Wärmewiderstand von 0,9 K/W angegeben (halte ich für realistisch), beim 2x8-Modul dagegen 0,023 K/W. Das passt nicht. Das 2x8-Modul besteht im Prinzip aus 4 thermisch parallel geschalteten 2x2-Modulen. Dementsprechend müsste der Wärmewiderstand bei 0,225 K/W liegen.
Kann es sein, dass ihr euch einfach um eine Stelle vertan habt?
Zur Info hier handelt es sich eindeutig um eine Rundung, welche ich völlig akzeptabel finde. Das 2x2 Modul ist von der Fläche her gesehen zudem etwas größer (siehe Broschüre). Somit ist es nicht genau das 4-fache an Wärmewiderstand sondern etwas darunter. :wink:

-blind
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Di, 15.03.16, 17:19

Da hast Du mich falsch verstanden. Die 35µm Weg, die die Wärmeleistung von der wärmeableitenden Fläche der LED, also dem Kathodenanschluss, vertikal in Richtung Isolationsschicht zurücklegt, kann - was den Wärmewiderstand betrifft - selbstverständlich vernachlässigt werden. Da braucht man keine Rechnungen anzustellen.
Mehr Fläche = bessere Ableitung bzw. weniger Widerstand.
Das ist prinzipiell richtig.
Klar es geht alles konzentrisch und es dauert einen Moment bis die Wärme sich verteilt hat aber ich behaupte man wird hier fast keinen Unterschied von Mittelpunkt bis zur äußeren Kupferfläche erkennen können.
Und genau hier liegt der Fehler. Die Wärmeenergie bewegt sich vom Kathodenanschluss horizontal zum äußeren Rand der Kupferfläche. Dieser Weg wird damit zur Länge l.
Als Fläche dient der Wärmeenergie dabei die Leiterbahnbreite multipliziert mit der Dicke der Kupferschicht von 35µm. Aufgrund der geringen Stärke der Kupferschicht ergibt sich sehr wohl ein erheblicher Wärmewiderstand.

Beispiel:
Nehmen wir einfach mal ein Leiterbahnstück mit einer Länge von 2 cm, einer Breite von 1 cm und einer Dicke von 35µm.
Der Wärmewiderstand von einem Ende der Leiterbahn zum anderen Ende errechnet sich also zu:

Rth = 0,02 m / (0,01 m x 0,000035 m x 400 W/mK) = 142 K/W

Wenn sich unter dieser Leiterbahn jetzt die Isolationsschicht einer Alukernplatine befindet, wird die Wärmeenergie zu einem Großteil auf dem Weg zum äußeren Rand bereits über diese Isolationsschicht an den Alukern abgeleitet, da der Wärmewiderstand der Isolationsschicht um eine Größenordnung kleiner als der der Kupferfläche ist. Man darf also durchaus nicht die komplette Kupferfläche einfach so in die Rechnung einbeziehen. Die thermisch relevante Fläche ist deutlich kleiner als die rechnerische Fläche.

Ein thermisches Gleichgewicht stellt sich erst in einem geschlossenen System ein, also wenn die Alukernplatine auf einem Kühlkörper montiert ist. Das liegt aber dann daran, dass vom Kühlkörper (und dem Alukern) über die Isolationsschicht auch wieder Wärmeenergie an die äußeren Bereiche der Kupferfläche gekoppelt wird. In einem solchen System wird man tatsächlich keine nennenswerten Temperaturunterschiede innerhalb der Kupferfläche messen, was aber nicht der guten Wärmeleitfähigkeit des Kupfers geschuldet ist.
Zur Info hier handelt es sich eindeutig um eine Rundung, welche ich völlig akzeptabel finde. Das 2x2 Modul ist von der Fläche her gesehen zudem etwas größer (siehe Broschüre). Somit ist es nicht genau das 4-fache an Wärmewiderstand sondern etwas darunter.
Ob jetzt 0,225 K/W oder 0,23 K/W ist doch völlig egal; darum ging es doch gar nicht.
Rechne doch mal einfach 0,9 durch 4!

Auf den Produktseiten wird das 2x2-Modul mit 0,9 K/W angegeben, das 2x8-Modul aber mit 0,023 K/W. Das kann beim besten Willen nicht stimmen.

Übrigens:
Nimmt man das 2x2-Modul mit 0,9 K/W, ergibt sich für eine einzelne LED ein Wärmewiderstand von 3,6 K/W. Für eine Alukernplatine ist das ein sehr guter Wert.
Auf dem 2x8-Modul sind 16 LEDs thermisch parallel geschaltet. Das ergibt dann 3,6 K/W / 16 = 0,225 K/W oder gerundet 0,23 K/W, aber eben nicht 0,023 K/W.
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