Wärmeabfuhr Cree MC-E Pins auch thermisch intern verbunden?

[CRI 93+ / Ra 93+]

Weiß jemand, ob die (IMHO recht kleine) Kühlfläche an der Unterseite eines Cree MC-E-Emitters zum Kühlen ausreicht?

Oder muss auch über die Anschlüsse Wäme abgeführt werden? Mir sieht es so aus, als sind die Anschlüsse thermich nur über den Kunststoffträger und die Bonddrähte verbunden, d.h. da dürfte kaum Wärme abgeführt werden können, kann mich aber auch irren.

Wenn ich sie mit ca. 1400 mA (alle 4 Chips parallel) betreibe und auf eine Aluleiste drücke, wird sie oberseitig unangenehm Warm, unterseitig ist sie aber, wenn ich sie dann vom Alu Wegnehme und sofort danach abschalte und unten anfasse recht kühl...
Wenn ich die LED nicht an der Linse, sondern an den Pins auf den Kühlkörper drücke, merke ich an den Pins wesentlich weniger Wärme als es an der Linse der Fall wäre. Das spricht zwar auch dafür, dass über die Pins nicht nennenswert Wärme abgeführt werden kann/braucht, könnte aber auch ein gefühlter Irrtum sein.

Ich würde die MC-E gerne festkleben, und dann Kabel anlöten, so dass über die Anschlüsse kaum Wärme abgeführt werden kann und die metallene Stelle an der Rückseite sämtliche thermische Energie ableiten müsste.

Ich plane der LED den max. zulässigen Strom zu geben, auch wenn die LED dann schneller altert, dürfte es mindestens gleichwertige LEDs zum maximal halben Preis geben, wenn sie eines Tages ausgelutscht ist --- und um nur etwas über die halbe Leuchtkraft wie möglich zu nutzen ist das Ding einfach zu teuer.

[kokisan2000]

Ich habe mir gerade das Bauteil und den Footprint zum Package angeschaut. Es ist in der Tat so, dass bei diesem Package geschätzte 80-85% über die metallische Fläche unterhalb des Bauteiles abgeführt werden. Pins sind über Bonddrähte am Chip kontaktiert und transportieren nur einen Bruchteil der Wärme als die Rückseite der Chips. Etwa 10-15% gibt das Bauteil über das Package, vorwiegend über die Linse ab.

Die im Datenblatt angegebene Kühlfläche gibt nur indirekt Auskunft über die Wärmeabfuhr. Wenn die Wärme unter dem Bauteil in das Metall abfließen kann ist das toll, aber was dann? Diese metallische Fläche muß wiederum thermisch angebunden sein, sei es nun an weiterer metallischer Fläche auf der Platine, an eine Metalcore-Platine oder etwa an einen Kühlkörper.

Im Datenblatt ist der thermische Widerstand RTHjs (junction to soldering pin) angegeben, soll heissen wie das Bauteil die Wärme unter optimalen Bedingungen aus dem Package führen kann. Optimale Bedingung heisst ideale Wärmesenke. Für die hast Du zu sorgen. Für Applikationen auf FR4-Material wird in Datenblättern üblicherweise der RTHja (junction to ambient) Wert angegeben, gemessen von den Herstellern auf einer normgerechten Platine.

Fazit:
- Wärmesenke an der metallischen Fläche unter dem Package musst Du optimieren, auslegen
- geschätzte Wärmeabgabe von 5% an den rstlichen Pins Bedarf keine Wärmesenke
- ca 15% Wärmeabgabe über Package ist üblich

Gruß
kokisan2000

[CRI 93+ / Ra 93+]

Danke für die Infos, ich werde entweder die LED mit 2K-Wärmeleitkleber direkt auf Alu kleben oder aber auf ein Stück plattgeklopfte 6mm^2-Kupferleitung löten und das Kupfer dann festschrauben.
Klebstoff (auch 2-Komponenten) vertraue ich nicht wirklich, vor allem wenn das ganze 10 Jahre halten soll und ständig starken Temperaturwechseln ausgesetzt ist. Und an einigen Materialien hält auch 2-K-Kleber nicht.

Dass eine Menge Wärme über die Linse rausgeht kann man wirklich deutlich spüren, wenn man sie mit dem Finger abdeckt.

[katze_sonne]

Danke für die Infos, ich werde entweder die LED mit 2K-Wärmeleitkleber direkt auf Alu kleben oder aber auf ein Stück plattgeklopfte 6mm^2-Kupferleitung löten und das Kupfer dann festschrauben.
Klebstoff (auch 2-Komponenten) vertraue ich nicht wirklich, vor allem wenn das ganze 10 Jahre halten soll und ständig starken Temperaturwechseln ausgesetzt ist. Und an einigen Materialien hält auch 2-K-Kleber nicht.

Dass eine Menge Wärme über die Linse rausgeht kann man wirklich deutlich spüren, wenn man sie mit dem Finger abdeckt.

Wenn du's mit 2-K Kleber oder sonstwie machst, musst du aber trotzdem noch Wärmeleitpaste oder sowas nehmen! Das klingt jetzt so, als ob du es direkt auf das Alu nur mit 2-K kleben willst...

[kokisan2000]

Ihr müsst unterscheiden zwischen Wärmeleitpaste (oder- creme) und Wärmeleitkleber (in der Regel Zweikomponentenkleber). Entweder Ihr benutzt das eine oder das andere, niemals beide. Also wenn ihr kleben wollt, dann darf keine Wärmeleitpaste an die Kontaktflächen!

Ich benutze manchmal Wärmeleitkleber für elektronische Bauteile, die über das Board gekühlt werden müssen, wie z.B. die hier diskutierte Cree. Wenn ihr sie aufklebt, dann seid aber gewiss, das ihr die Cree nie wieder vom Board lösen werdet ohne das Cree und/oder Board einen Schaden nehmen.
Mit einer thermischen Leitfähigkeit von etwa 7.5 W/mK nehme ich im Temperaturbereich von -50°C bis +150°C gerne den folgenden Kleber: http://www.arcticsilver.com/arctic_silv ... hesive.htm

Der ist zwar nicht ganz billig da er zu 99.8% aus Silber besteht aber er ist im Industriebereich so etwa das beste was man erreichen kann.

Also wenn kleben, dann Cree DIREKT auf die Wärmesenke/Board kleben - ohne Wärmeleitpaste!!!

Gruß
kokisan2000

[CRI 93+ / Ra 93+]

Selbstverständlich nehme ich KEINE Wärmeleitpaste _zusätzlich_ zu 2-K-WÄRMELEITkleber. Wie sollte denn das auch halten? das würde sofort wieder abfallen...

Da wäre dann selbst normaler 2-K-Kleber noch die bessere Wahl und für die XR-E evtl. sogar ausreichend, man bestreicht ja ohnehin nur hauchdünn und auch Wärmeleitpaste oder Wärmeleitkleber leitet die Wärme im Vergleich zu Metall nur extrem schlecht, deshalb immer auf gerade Flächen und sehr dünnen Auftrag achten! Und jeden 2K-Kleber immer 1:1 gut durchmischen.

Die MC-E ist mir aber zu teuer, als dass ich zu geizig für anständigen Wärmeleitkleber wäre, den es übrigens auch hier im Shop gibt:
Arctic-Silver 2-Komponenten-Wärmeleitkleber

Damit habe ich mir auch die SMD-High-Power-Leiste auf die Alu-Leiste geklebt --- es würde noch mindestens für 10, eher 20 weitere solche Leisten reichen --- eben sehr dünn aber vollflächig aufgetragen. Hält bombenfest!

[katze_sonne]

Ihr müsst unterscheiden zwischen Wärmeleitpaste (oder- creme) und Wärmeleitkleber (in der Regel Zweikomponentenkleber). Entweder Ihr benutzt das eine oder das andere, niemals beide. Also wenn ihr kleben wollt, dann darf keine Wärmeleitpaste an die Kontaktflächen!

Ich benutze manchmal Wärmeleitkleber für elektronische Bauteile, die über das Board gekühlt werden müssen, wie z.B. die hier diskutierte Cree. Wenn ihr sie aufklebt, dann seid aber gewiss, das ihr die Cree nie wieder vom Board lösen werdet ohne das Cree und/oder Board einen Schaden nehmen.
Mit einer thermischen Leitfähigkeit von etwa 7.5 W/mK nehme ich im Temperaturbereich von -50°C bis +150°C gerne den folgenden Kleber: <a class="linkification-ext" href="http://www.arcticsilver.com/arctic_silv ... hesive.htm" title="Linkification: http://www.arcticsilver.com/arctic_silv ... ive.htm</a>

Der ist zwar nicht ganz billig da er zu 99.8% aus Silber besteht aber er ist im Industriebereich so etwa das beste was man erreichen kann.

Also wenn kleben, dann Cree DIREKT auf die Wärmesenke/Board kleben - ohne Wärmeleitpaste!!!

Gruß
kokisan2000

Ist schon klar... Dort gibt es einen Unterschied Übrigens: Man kann auch beides benutzen:

Sieht zwar nicht gut aus, aber es funktioniert und ist z.B für Linsen praktisch (die sonst nicht passen, u.A. wegen Schrauben). WLK ist ziemlich teuer, WLP gibts schon für unter 2 €. Versandkostenfrei im anderen Shop (aber auch bei Reichelt,...). Nicht wundern, ich habe die zwei "Initialen" des Konkurrenzshops entfernt ;-) Daher der schwarze Fleck.
Ich hoffe, dass es keinen wirklichen Grund gegen diese Methode gibt... (also nicht, dass mir jetzt jemand prophezeit, dass die LED nicht lange halten wird... :-D )

Hält recht gut. Unter dem Star ist WLP, außen herum ist 2-K. Wärmeabfuhr funktioniert tadellos. Ich weiß aber nicht, ob man das auch ohne Star hinbekommen würde (also 2-K ist ja relativ widerspenstig...)

[kokisan2000]

Hat einer von Euch beiden Erfahrung, wie man den Kleber wieder gut entfernen kann, ohne das geklebte Bauteil zu zerstören? Das Problem ist, wie ihr ja auch richtig schreibt, eine sehr dünne Schicht zu verwenden, die trotzdem sehr gut klebt. Diese dünne Schicht zwischen Träger und Bauteil gelingt mir nur sehr schwer mit Lösungsmitteln anzulösen, biss das Bauteil abfällt. Habt Ihr das schon probiert?

gruß
kokisan

[katze_sonne]

Also soweit ich bis jetzt gelesen habe, ist es fast unmöglich. Bei meiner "festklebemethode" hab ichs noch nicht ausprobiert. Es dürfte aber evt. leichter gehen, da der Stern ja nicht von unten, sondern nur von den Seiten geklebt ist.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Eine Packung mit 2 Sprtizen 2-K-Wärmeleitkleber wie hier angeboten reicht sicherlich, um 50 Stars vollflächig zu verkleben. Aber bei einer XR-E auf Star ist das ohnehin unkritisch, da kühlt ja der Star alleine schon fast genug, jedenfalls bei 350 mA.

Es ist aber ein ganz anderes Kaliber, einen MC-E Emitter zu befestigen, die Fläche ist ca. 3x6 mm, Wärmeleitpaste hat da nichts zu suchen.

Und 2-K-Kleber geht i.d.R. nie mehr ab, außer an evtl. Teflon (die Mischwannen sind AFAIK aus Teflon), auf der Arctic Silver-Seite steht "will stick together forever"...

[TomTTiger]

@Kokisan2000

wenn du den artic Silver 2K kleber nimmst, dann kannst du das vergessen mit dem zerstörungsfreien Ablösen.
Ich habe mir einen ausserordentlich dünnen Spachtel geschliffen, und mit dem Hammer an der Kante versucht, die Starplatine vom Kühlkörper abzulösen, Resultat : tiefe Riefen im Kühler, verbogene Starplatine, LED kaputt

Die Jungs von Artic Silver schreiben aber in der Anleitung oder auf deren Homepage (irgentwo hab ichs gelesen), man kann den 2K Kleber mit der Arctic Silver Wärmeleitpaste mischen, dann geht das einfacher zu lösen. Hab ich noch nie versucht, und werde ich auch nicht wirklich probieren.

grüße
Tom