Die bestellten P4 sind da ( 5 Tage - gäbe bei eB.. ein dickes + ) , aber nun fangen meine Probleme an !
Es sollen die 3 P4 als Arbeitsflächenbeleuchtung verbaut werden ( nicht in der Küche - SchaZie braucht Licht zur Gesichtspflege ) und ich möchte im Wohnzimmer keinen technisch aussehenden Kühlkörper haben .
In meinem Fundus befinden sich aber noch polierte Alu - L - Proflle mit den Abmessungen von 60 x 40 x 3 mm .
Würde davon ein Stück von 200 mm für die 3 LED´s ausreichen oder wenn nicht , wie lang müßte es denn sein ?
Ach ja , K -Wert ist mir nicht bekannt !
Ronni
Kühlung P4
Moderator: T.Hoffmann
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grossklappe
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Mit welchen betriebsbedingungen willsr du sie den betreiben?
Auf 350mA würde ich da keine probleme sehen. Vorrausgesetzt du verteilst sie ordenlich auf dem profil.
Bei höherem betriebstrom kann ich es dir nicht so genau sagen, da ich keine P4'S hier hab und deren wärmeentwicklung nicht so gut abschätzen kann. Aber 350mA sollten da schon gehen.
Du kannst es ja auch einfach testen. Strom langsam hochregeln und gucken wie sich die temp verhält.
Gruß, Max
Auf 350mA würde ich da keine probleme sehen. Vorrausgesetzt du verteilst sie ordenlich auf dem profil.
Bei höherem betriebstrom kann ich es dir nicht so genau sagen, da ich keine P4'S hier hab und deren wärmeentwicklung nicht so gut abschätzen kann. Aber 350mA sollten da schon gehen.
Du kannst es ja auch einfach testen. Strom langsam hochregeln und gucken wie sich die temp verhält.
Gruß, Max
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grossklappe
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Wollte eigentlich mal sehen , was die Teile bei vollen 1000mA so bringen , denke aber inzwischen über eine Reduzierung der Leistung nach .
Laut Widerstandsrechner habe ich bei Reihenschaltung der 3 und R = 5,6 Ohm/5W so 430 mA .
Thermometer wäre bestimmt empfelenswert !
Ronni
Laut Widerstandsrechner habe ich bei Reihenschaltung der 3 und R = 5,6 Ohm/5W so 430 mA .
Thermometer wäre bestimmt empfelenswert !
Ronni
das lässt sich ausrechnen!
max. sperrschichtemperatur der P4 85°C /datenblatt
leistung bei 1A, 3,8W /datenblatt
thermischer innenwiderstand mit star 8,5°/W /datenblatt
max. umgebungstemperatur 35°C
die rechnung ist ähnlich der von widerständen im stromkreis
die leistung wird addiert, 3 x 3,8W = 11,4W für den elektrisch/optischen wirkungsgrad nimmst du in diesem bereich 20%, damit ergibt sich die abzuführende wärmeleistung zu 11,4W x 0,8 (1 entspricht 100%) = 9,12W
der thermische innenwiderstand teilt sich durch 3, 8,5°/W : 3 = 2,83 °/W, dazu kommt ein übergangswiderstand von der starplatine zum kühlkörper, 0,1°/W : 3 = 0,033°/W, dieser wird zu dem anderen addiert, 2,83°/W + 0,033°W = 2,86°/W, diesen wert rundest du leicht nach oben auf, damit sind toleranzen mit erfasst, ergibt 2,9°/W für den
thermischen widerstand von der sperrschicht zum kühlkörper.
jetzt ermittelst du den max. thermischen widerstand über alles, 85°C - 35°C = 50° minimale zur verfügung stehende temperaturdifferenz, das musst du durch die leistung dividieren 50° : 9,12W = 5,48°/W. für die ermittlung des
kühlkörpers zum kühlmedium musst du den inneren thermischen widerstand abziehen, 5,48°/W - 2,9°/W = 2,58°/W.
dafür gibt es nomogramme, es wäre auch möglich, das auszurechnen, allerdings sind für den wärmeübergang des kühlkörpers zur umgebungsluft folgende bedingungen mit maßgebend:
material /wärmeleitfähigkeit
materialstärke
verteilung der wärmequelle/n auf dem kühlkörper
oberflächenbeschaffenheit
farbe
anordnung /waagerecht oder senkrecht
bei kühlkörpern die man kauft, ist der wärmewiderstand immer mit angegeben oder zu erfragen. es ist auf grund
dessen, das der errechnete wert immer ein minimalwert ist, immer der gleiche oder nächst kleinere wert zu wählen!!!
für ein quadratisches kühlblech mit zentral angeordneter wärmequelle lese ich aus dem diagramm einen wert von
(bei waagerechter anordnung, blankes material)3mm (deine vorgabe) etwa 12cm x 12 cm Al-blech ab. das sind 144cm², 144cm² : 10cm (für einen cm) = 14,4 cm .
somit sind deine bedingungen mit einem 20cm langem stück erfüllt. anzumerken ist, der optische wirkungsgrad verschlechtert sich mit der chiptemperatur und je höher die temperatur desto höher ist die ausfallwahrscheinlichkeit elektronischer bauelemente.
um dich nicht zu verwirren, habe ich die korrekte schreibweise für differenztemperaturen in ° angegeben, richtig wäre dafür kelvin (K) ohne ° geschrieben einzusetzen.
ich hoffe, damit können einige etwas anfangen.
gruss lu
max. sperrschichtemperatur der P4 85°C /datenblatt
leistung bei 1A, 3,8W /datenblatt
thermischer innenwiderstand mit star 8,5°/W /datenblatt
max. umgebungstemperatur 35°C
die rechnung ist ähnlich der von widerständen im stromkreis
die leistung wird addiert, 3 x 3,8W = 11,4W für den elektrisch/optischen wirkungsgrad nimmst du in diesem bereich 20%, damit ergibt sich die abzuführende wärmeleistung zu 11,4W x 0,8 (1 entspricht 100%) = 9,12W
der thermische innenwiderstand teilt sich durch 3, 8,5°/W : 3 = 2,83 °/W, dazu kommt ein übergangswiderstand von der starplatine zum kühlkörper, 0,1°/W : 3 = 0,033°/W, dieser wird zu dem anderen addiert, 2,83°/W + 0,033°W = 2,86°/W, diesen wert rundest du leicht nach oben auf, damit sind toleranzen mit erfasst, ergibt 2,9°/W für den
thermischen widerstand von der sperrschicht zum kühlkörper.
jetzt ermittelst du den max. thermischen widerstand über alles, 85°C - 35°C = 50° minimale zur verfügung stehende temperaturdifferenz, das musst du durch die leistung dividieren 50° : 9,12W = 5,48°/W. für die ermittlung des
kühlkörpers zum kühlmedium musst du den inneren thermischen widerstand abziehen, 5,48°/W - 2,9°/W = 2,58°/W.
dafür gibt es nomogramme, es wäre auch möglich, das auszurechnen, allerdings sind für den wärmeübergang des kühlkörpers zur umgebungsluft folgende bedingungen mit maßgebend:
material /wärmeleitfähigkeit
materialstärke
verteilung der wärmequelle/n auf dem kühlkörper
oberflächenbeschaffenheit
farbe
anordnung /waagerecht oder senkrecht
bei kühlkörpern die man kauft, ist der wärmewiderstand immer mit angegeben oder zu erfragen. es ist auf grund
dessen, das der errechnete wert immer ein minimalwert ist, immer der gleiche oder nächst kleinere wert zu wählen!!!
für ein quadratisches kühlblech mit zentral angeordneter wärmequelle lese ich aus dem diagramm einen wert von
(bei waagerechter anordnung, blankes material)3mm (deine vorgabe) etwa 12cm x 12 cm Al-blech ab. das sind 144cm², 144cm² : 10cm (für einen cm) = 14,4 cm .
somit sind deine bedingungen mit einem 20cm langem stück erfüllt. anzumerken ist, der optische wirkungsgrad verschlechtert sich mit der chiptemperatur und je höher die temperatur desto höher ist die ausfallwahrscheinlichkeit elektronischer bauelemente.
um dich nicht zu verwirren, habe ich die korrekte schreibweise für differenztemperaturen in ° angegeben, richtig wäre dafür kelvin (K) ohne ° geschrieben einzusetzen.
ich hoffe, damit können einige etwas anfangen.
gruss lu
Zuletzt geändert von luckylu1 am So, 29.07.07, 15:31, insgesamt 1-mal geändert.
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grossklappe
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Danke für diese umfangreiche und verständliche Erklärung !
Jetzt bin ich beruhigt und kann also den Test wagen .
Werde das ganze trotzdem mittels Thermometer überwachen , wäre ja schade um die LED´s !
Ronni
Jetzt bin ich beruhigt und kann also den Test wagen .
Werde das ganze trotzdem mittels Thermometer überwachen , wäre ja schade um die LED´s !
Ronni
Weil er erst die einzelnen Leistungen Addiert,dann muss man sie folglich wieder durch 3 teilen da man 3 leds hat und der Thermische Widerstand sich eben nicht ändert pro Led.Fasti hat geschrieben:Hi!
@luckylu: Das mit den 8,5°C/W durch 3 verstehe ich nicht ganz: Der thermische Widerstand der LED mit Star bleibt ja immer gleich wieso kommst du da auf durch 3 oder hab ich da was nicht verstanden?
Grüße
Christian
Ohne mir jetzt luckylus Riesenpost durchgelesen zu haben: http://www.lumitronixforum.de/viewtopic ... 88&start=0 
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Ragnar Roeck
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Es sind 0.033°/W, aber Du hast eh mit diesem Wert gerechnet, von daher also nur ein Schönheitsfehler.luckylu1 hat geschrieben: ...
0,1°/W : 3 = 0,33°/W, dieser wird zu dem anderen addiert, 2,83°/W + 0,33°W = 2,86°/W
...
hab es korrigiert, danke für den hinweis
am besten lässt sich das ganze verstehen, wenn man sich das mal aufzeichnet, die thermischen widerstände werden dabei genauso wie in der e-technik dargestellt. immer, jedes medium hat einen wärmeleitwert, bei übergängen zu einem anderen medium gibt es auch immer einen übergangswiderstand, wer sich das aufzeichnet versteht das schnell!
garfield, es gibt tabellen für die montage von elektronischen bauelementen, die dort angegebenen werte beziehen sich üblicherweise auf 1cm², bei 2cm² wäre dieser wert zu halbieren. da in der rechnung allerdings auf grund der anderen grössen, dieser wert von untergeordneter rolle ist, habe ich einfach den normalerweise benutzten maximalwert genommen, der realwert dürfte also deutlich darunter liegen. da es wohl in keinster weise störend ist,
habe ich das so gemacht, es sollte nur eine beispielberechnung sein, wer es genau machen will und das absolut letzte aus halbleitern herrausholen will, rechnet eben ein paar seiten mehr, im allgemeinen reicht diese näherung aber völlig aus, niemanden würde es stören, es sei denn im flugmodellspoert oder der raumfahrt, wo um jedes gramm gegeizt wird. es gibt auch noch andere faktoren, die je nach bedingungen mehr oder weniger eine rolle spielen,
erwähnt sei in diesem zusammenhang die luftgeschwindigkeit, welche schon bei niedrigen werten eine enorme verbesserung der wärmeableitung zur folge hat.
am besten lässt sich das ganze verstehen, wenn man sich das mal aufzeichnet, die thermischen widerstände werden dabei genauso wie in der e-technik dargestellt. immer, jedes medium hat einen wärmeleitwert, bei übergängen zu einem anderen medium gibt es auch immer einen übergangswiderstand, wer sich das aufzeichnet versteht das schnell!
garfield, es gibt tabellen für die montage von elektronischen bauelementen, die dort angegebenen werte beziehen sich üblicherweise auf 1cm², bei 2cm² wäre dieser wert zu halbieren. da in der rechnung allerdings auf grund der anderen grössen, dieser wert von untergeordneter rolle ist, habe ich einfach den normalerweise benutzten maximalwert genommen, der realwert dürfte also deutlich darunter liegen. da es wohl in keinster weise störend ist,
habe ich das so gemacht, es sollte nur eine beispielberechnung sein, wer es genau machen will und das absolut letzte aus halbleitern herrausholen will, rechnet eben ein paar seiten mehr, im allgemeinen reicht diese näherung aber völlig aus, niemanden würde es stören, es sei denn im flugmodellspoert oder der raumfahrt, wo um jedes gramm gegeizt wird. es gibt auch noch andere faktoren, die je nach bedingungen mehr oder weniger eine rolle spielen,
erwähnt sei in diesem zusammenhang die luftgeschwindigkeit, welche schon bei niedrigen werten eine enorme verbesserung der wärmeableitung zur folge hat.
die addition der leistungen wurde gemacht, um die rechnung zu vereinfachen. die division der thermischen widerstände ergibt sich schon aus der überlegung, das diese thermischen widerstände parallel liegen.
wenn das überprüft wird, kommt man schnell darauf, das sich im ergebnis die gleiche temperaturerhöhung einstellt,
so einfach ist das natürlich nur bei gleichen thermischen widerständen und max. chiptemperaturen.
überschlag 3,8W x3 = 11,4W / 8,5°/W :3 = 2,83°/W daraus ergibt sich 11,4W x 2,83°/W = 32,26° temperaturerhöhung.
eine led 3,8W x 8,5°/W = 32,3°
die differenz zwischen beiden werten ergibt sich durch die rundung und wurde mit der etwas ungünstiger angenommenen wärmeübergangszahl von der star platine zum kühlkörper, mehr als ausgeglichen.
wie jeder hier sehen kann, ist dieser feste temperaturerhöhungswert bei maximalleistung der led schon sehr hoch,
daher verwende ich immer emitter, die dann direkt auf kupfer gelötet werden. da die absolute chiptemperatur dadurch, selbst bei verwendung des gleichen kühlkörpers, geringer ist, ist die erziehlbare helligkeit höher.
3,8W x 6,9°/W = 26,22° , das sind immerhin 8° ! bei grenzwert anwendungen, hat das einen enormen vorteil, zum beispiel auf die baugrösse.
wenn das überprüft wird, kommt man schnell darauf, das sich im ergebnis die gleiche temperaturerhöhung einstellt,
so einfach ist das natürlich nur bei gleichen thermischen widerständen und max. chiptemperaturen.
überschlag 3,8W x3 = 11,4W / 8,5°/W :3 = 2,83°/W daraus ergibt sich 11,4W x 2,83°/W = 32,26° temperaturerhöhung.
eine led 3,8W x 8,5°/W = 32,3°
die differenz zwischen beiden werten ergibt sich durch die rundung und wurde mit der etwas ungünstiger angenommenen wärmeübergangszahl von der star platine zum kühlkörper, mehr als ausgeglichen.
wie jeder hier sehen kann, ist dieser feste temperaturerhöhungswert bei maximalleistung der led schon sehr hoch,
daher verwende ich immer emitter, die dann direkt auf kupfer gelötet werden. da die absolute chiptemperatur dadurch, selbst bei verwendung des gleichen kühlkörpers, geringer ist, ist die erziehlbare helligkeit höher.
3,8W x 6,9°/W = 26,22° , das sind immerhin 8° ! bei grenzwert anwendungen, hat das einen enormen vorteil, zum beispiel auf die baugrösse.
Hallo,
Trotzdem hätte ich dann noch den Hinweis, dass dieser Wert bei dem oben eingenschlagenen Rechenweg nicht mehr durch 3 geteilt werden darf.
Wobei natürlich klar ist, dass dies auf das Endergebnis praktisch keinen Einfluß hat.
Gruß
Das war das, was ich eigentlich wissen wollte. Woher dieser Wert stammt.luckylu1 hat geschrieben:garfield, es gibt tabellen für die montage von elektronischen bauelementen,
Trotzdem hätte ich dann noch den Hinweis, dass dieser Wert bei dem oben eingenschlagenen Rechenweg nicht mehr durch 3 geteilt werden darf.
Wobei natürlich klar ist, dass dies auf das Endergebnis praktisch keinen Einfluß hat.
Gruß