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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ungewöhnliche LED Befestigung dadurch Kühlproblem?


Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo an alle.

Ich weiß, dass es die verschiedensten Beiträge zum Kühlen von LED´s 
gibt, aber nichts passt soganz zu meinem Problem.
Ich will, meinen Kellergang mit LED´s beleuchten, dazu benötige ich alle 
25cm eine weisse 1W LED, diese sollen in einem U- Aluprofil (etwa 25 x 
25mm über die gesamte Ganglänge) eingebaut werden.
Die LED haben ein DPAK ähnliches Gehäuse (siehe Anhang).
Meine Überlegung ging dahin, jede LED auf eine 80 x 20 x 0,5mm grosse 
Platine verkehrt herum zu löten und das Licht durch eine Ausfräsung 
leuchten zu lassen (hellgraue Linie), dass Ganze will ich in das 
ebenfalls durchbohrte Aluprofil (dunkelgraue Linie) kleben, was als 
Kühlkörper dienen soll.
Somit hab ich ja einen relativ langen Weg den die Wärme zurücklegen muß 
(Anschlüsse der LED -> Lot -> Kupfer der Platine -> durch die 0,5mm 
starke Platine -> Kleber -> Aluprofil.
Außerdem ist die LED nicht wie normalerweise vollflächig verlötet 
sondern nur am Rand.
Wird das als Kühlung reichen?
Wenn ich mich nicht verrechnet habe sollte die Wärmeleitfähigkeit durch 
die Platine (FR4) nicht das Problem sein (1,6K/W).

Vielen Dank für Anregungen und hilfreiche Antworten,
Christian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Christian Kreuzer (christian_rx7)

>Ich will, meinen Kellergang mit LED´s beleuchten,

Ohne Komma und Apostrop sparst du zwei Byte und es wird grammatikalisch 
richtig ;-)

>Wird das als Kühlung reichen?

Vielleicht, ich würde es aber nicht so machen. Besorg dir andere LEDs, 
die sind nunmal für vollflächige Verlötung im Ofen gebaut. Nimm welche 
die man schrauben kann, die kannst du dann mit Wärmeleitpate einfach auf 
ein Aluprofiul schrauben und hast ein solide Lösung. Alles andere ist 
Bastelmurks.

MfG
Falk

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo,

das Komma muss aus einem früheren Versuch einen sinnvollen Satz 
zusammenzubasteln übrig geblieben sein und das Apostrop ist dumme 
Gewohnheit, die manchmal noch durchschlägt.

An LEDs mit vormontierten Kühlstern hab ich auch schon gedacht, 
allerdings passen diese nicht wirklich in mein Designkonzept, da die 
Montage im inneren des U-Profiles nicht gerade einfach ist, vor allem 
wenn man keine sichtbaren Schrauben haben will.
Wenn sonst niemanden was einfällt, werde ich wohl einen Versuch starten 
müssen, bei dem ich einer LED eine Temperaturfühler hinten drauf klebe 
und schau was passiert.

Christian

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hast Du Dir mal die OSRAM GoldenDragon angesehen? Die lassen sich mit 
Wärmeleitkleber auf plane Kühl-Oberflächen kleben und haben eine breite 
Abstrahlung.

Autor: Andreas K. (ergoproxy)
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Wie wäre es, wenn du einfach ein kleineres Blech nimmst un das hinten in 
das U-Profil einfügst. Also das das U- Profil hinten geschlossen wird.

 ____      ____ Loch für LED im U-Profil
|       LED      |
|     Platine    |
 ----------------  Metallplatte

Ich würde auch die Platine weglassen, dass direkt auf so eine Platte mit 
Wärmeleitkleber drauf und es mit Schrumpfschlauch isoliert an Drählte 
anschließen.

Gruß ErgoProxy

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk Brunner wrote:
> Ohne Komma und Apostrop ....
Ich hab auch noch einen  ;-)
http://de.wikipedia.org/wiki/Apostroph

Autor: ... (Gast)
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@ Falk

Der Apostroph (altgriechisch ἀπόστροφος apóstrophos „der Abgewandte“; 
über lateinisch apostrophus ins Deutsche im 17. Jahrhundert, seit dem 
18. Jahrhundert ohne Endung) bzw. das Auslassungszeichen 
(umgangssprachlich auch das Hochkomma oder der Oberstrich) ist ein 
Satzzeichen, das in der deutschen Sprache Auslassungen in einem Wort 
kennzeichnet oder zwingend den Genitiv von Eigennamen verdeutlicht, die 
im Nominativ bereits auf einen s-Laut (geschrieben: -s, -ss, -ß, -tz, 
-z, -x, -ce) enden, wenn sie nicht einen Artikel, ein Possessivpronomen 
oder dergleichen bei sich haben.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@ ...
Zitate bitte mit Quellenangabe ;-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ ... (Gast)

Schön aus dem Link von Wikipedia kopiert. Mein Held!
Und nun?
Nichts was mir nicht vorher schon bekannt gewesen wäre ;-)

MfG
Falk

Autor: Gast (Gast)
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@ Falk

> _"Nichts was mir nicht vorher schon bekannt gewesen wäre"_

Bereits geringfügig Leichtgläubige nehmen Dir das gewiß fraglos ab! 
Schließlich dürfte es ein Alleinstellungsmerkmal unter einigen Millionen 
Artgenossen sein, beispielsweise ein

> _"Aluprofiul"_

zu kennen.

Ein Tipp: Wen Stimmen plagen, gelegentlich den Deutschlehrer aufführen 
zu müssen, sollte sich bemühen, niemandem sein Gebrechen zu verraten - 
ausser vielleicht einem Arzt seines Vertrauens.

MfG

Autor: Frank B. (frankman)
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Deine Kühlung reicht nicht.
Ich würde es anders machen:  Klebe die LED´s in das U-Profil ( Achtung: 
achte darauf, das es eloxiert ist, weil die PWR-Leds leider mit Kathode 
auf dem grossen PAD liegen. Nimm 2-Komkonenten-Kleber auf Epoxi-Basis.) 
Lass die Leiterplatte ganz weg. Verbinde die LEDs mit Drähten, füge oben 
eine schöne Plexiglass-Abdeckung ein....
Das wird wohl am einfachsten machbar sein und die beste Kühlung 
sicherstellen.

Kannst aber auch die Temperatur der Led recht einfach bestimmen, da 
PWR-LEDs einen neg. Temp. Koeffizienten bei konstanten Strom haben... 
Also pack die Led bei 50°C in Ofen, messe Temp. Betreib die LED mit 
konstanten (!!!) Nenn-Strom für eine bis zwei Sekunden. Messe die 
"Brennspannung"  Mach das nochmal bei 100°C. Dann kannst du mit Excel 
ein wunderschönes Diagramm malen. Eine Trendlinie einzeichnen und die 
Formel dazu, sprich Geradengleichung anzeigen lassen. Damit kannst du 
die Temp. deiner LEDs bestimmen. Wenn es mehr als 125°C mit Deiner 
Lösung werden würd ich die Kühlung nochmal überdenken....

Autor: Frank B. (frankman)
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@ Lothar : Klugscheisser kann keiner leiden... ( Quelle: Homer Simpson)

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo Frank.

Danke für den Tip, so werde ich es mal versuchen, werde meine Ergebnisse 
hier rein stellen.

Ich habe mir auch noch eine Befestigung ausgedacht:
Die LED wird auf eine Platine (80 x 20mm) normal und mittig aufgelötet, 
davor und dahinter wird auf der LED Seite, isoliert ein 1,5mm starker 
Alu Streifen aufgeklebt, dieser wird dann ins Profil geklebt.

Mal schauen, was am besten funktioniert und vom Arbeitsaufwand in 
Grenzen bleibt, da ich etwa 50 LEDs zu verbauen habe.

Danke,
Christian

Autor: Frank B. (frankman)
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Hm, der Kühlkörper bzw. das U-Profil ist warscheinlich nicht der 
Flaschenhals, sondern die Leiterplatte zwischen LED und dem Profil.
Über den Daumen gepeilt ist die Wärmeleitfähigkeit von Epoxi etwa 1 mit 
thermal Vias 10 und ohne Leiterplatte, also LED auf Kühlkörper ca. 100 
um nur mal eine Hausnummer zu nennen. Google doch mal unter thermal via 
oder kupfer inlay.

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Also berechnet hab ich das schon einmal mit einer 0,5mm starken FR4 
Platine, siehe erstes Posting.

FR4: 0,2W/m K
Platine: 80 x 20 x 0,5mm mit 9 x 9mm Aussparung für die LED
Gth= 0,2x(0,008x0,002-0,0009x0,0009)/0,00005 = 0,6076 W/K was ein 
Wärmewiderstand von 1,65 K/W ergibt
Das sollte eigentlich nicht das Problem sein, allerdings bin ich mir 
nicht sicher ob die LED die Wärme auf das Kupfer übertragen kann, da die 
Auflagefläche bei weiten nicht so groß ist, als wenn man die LED normal 
auflötet, andererseits ist 1Watt nicht wirklich viel zum Abführen.

Ich werde es einfach ausprobieren.

Danke,
Christian

Autor: Gast (Gast)
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Und, was ist daraus geworden?

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
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> einem U- Aluprofil (etwa 25 x 25mm über die gesamte Ganglänge)

ich habe grade unsere alten Alu-Fenster gegen Kunststoff-Fenster 
ausgetauscht. In dem Alu-Fenster sind die Scheiben mit in etwa solchen 
eloxierten Alu-Profilen im Rahmen fixiert. (In etwa deswegen, weil es 
kein vullständig offenes U ist, sondern an der Oberkante noch 2 kleine 
Kanten von hat. Könnte aber dennoch genau deinen Zweck erfüllen.

--> Fensterbauer deines Vertrauens nach ähnlichen Leisten fragen, oder 
hier in Köln ein paar Meter abholen....

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo,

ich hab die LEDs genau so wie beschrieben auf die Platine gelötet und 
mit 2 Komponenten Kleber in das Alu U- Profil, funktioniert wunderbar.
Die LEDs bleiben auch nach 30min noch kalt (mit dem Finger hinten an der 
LED Lötfläche "gemessen").
Wenn ich heute Abend dazu komme, stell ich ein paar Bilder online.

Christian

Autor: Guido Körber (Gast)
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Also bei den Moonstone ist die Anode mit dem Kühlpad verbunden. Die von 
Dir vorgeschlagene Montage ist definitiv nicht überlebbar für die LED, 
die Kühlung erfolgt über das große Pad, das bei Deiner Lösung in der 
Luft hängen würde. Bei dieser Montage würde die LED nach wenigen Minuten 
den Geist aufgeben.

Auch eine Montage auf einer normalen Leiterplatte wird nichts, die 
Moonstone liegt relativ niedrig in der Lichtausbeute und verbrät damit 
den Großteil der Leistung als Wärme. Es muss mindestens eine Metal-Core 
Leiterplatte her, die dann auf der Rückseite mit einem größeren 
Metallprofil verbunden sein sollte.

Ich würde empfehlen mal über Luxeon Rebel oder Cree XLamp nachzudenken, 
die liegen deutlich höher in der Lichtausbeute und könnten so mit 
weniger Leistung betrieben werden. Als Minimum ist aber auf jeden Fall 
eine Metal-Core Leiterplatte vorzusehen, oder Montage von Modulen auf 
einer geeigneten Metallschiene.

Autor: Alexander (Gast)
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Zum flächigen Verlöten:
Platine auf Herdplatte, Lot drauf, LED platzieren.
Nur nicht zu heiß werden lassen und nach dem Aufschmelzen gleich wieder 
runternehmen. Hat bei mir auch mit diesen 3x3 mm und 10 Pin (eher Pads) 
LED Treibern mit untenliegendem Massepad geklappt.

Autor: Gast (Gast)
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> Wenn ich heute Abend dazu komme, stell ich ein paar Bilder online.
Das wär' nett!

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Ich hab leider derzeit kein Foto von einer gelöteten, werde ich 
nachreichen, sobald ich die Nächsten gebaut habe.

Christian

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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So sieht das dann fertig aus.

Autor: NOISY (Gast)
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Ist das ganze schön hell? Das Bild sieht leicht dämmrig aus, was aber an 
der Kamera liegen könnte.
Wie hoch waren die Kosten für das Projekt und wie groß ist der 
Leistungsbedarf?
Bin etwas neugierig. ;-)

Autor: Frederik Krämer (n0ll4k)
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Joa das würd mich auch interessieren, das sieht schon recht interessant 
aus.

Hast du mal ein Detailbild von dem Profil mit den Eingebauten Dioden?

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