Hallo, wie kann ich die Temperatur berechnen, welche eine Philips Luxeon 3535L LED (http://www.philipslumileds.com/uploads/402/DS203-pdf) bei einer Stromaufnahme von 150mA und einer Forward Voltage von 3,4V erreicht? Vielen Dank für Antwort.
Mit Tabelle 3 im Datenblatt. Formel findet man dann im Internet über google
Andre schrieb: > bei einer > Stromaufnahme von 150mA und einer Forward Voltage von 3,4V erreicht? Sind also 0,5W Leistungsaufnahme, da LEDs schon recht effizient sind, würde ich davon ausgehen das maximal 0,3W in Wärme umgewandelt werden. Jetzt muss man nur noch wissen, wie viele Wärme du abtransportieren kannst. Dann ergibt sich die Temperaturerhöhung. Wenn du die LED in Styropor packst, wird sie fast unendlich warm, Auf einen massiven ALU Kühlkörper wirst du keine Erwärmung feststellen.
Peter II schrieb: > Auf einen massiven ALU Kühlkörper wirst du keine Erwärmung feststellen Alles eine Frage der Messtechnik...
Die LED ist aktuell einfach nur auf einen PCB montiert. Auf diesem PCB befinden sich in Summe 240 Stück und diese werden nach ca. 10 min 90°C warm. Mir geht es nun darum einen Kühlkörper zu dimensionieren. Danke.
Andre schrieb: > Die LED ist aktuell einfach nur auf einen PCB montiert. Auf diesem PCB > befinden sich in Summe 240 Stück und diese werden nach ca. 10 min 90°C > warm. Mir geht es nun darum einen Kühlkörper zu dimensionieren. dann rechne einfach über die Leistung. 240 x 0,3W sind 72W, wenn man will das die LEDs nur 20Grad wärmer als die Umgebung werden hast du alles was du zum Rechnen brauchst.
P= 3,4V * 0,15A = 0,51W RthJ-C = 18K/W (Kelvin/Watt). Bei einem idealen Kühlkörper mit 0K/W würde sich die LED um 9,18Grad erwärmen. Um einen benötigen Kühlkörper auszusuchen muß die maximale Temperatur beachtet werden. Diese steht im Datenblatt bei 105 Grad Chiptemperatur (Junction). Der benötigte Kühlkörper berechnet sich aus ((MaxTemp-MaxUmgebungstemp)/P)-RthJ-C. Also ((105Grad-30Grad)/0,51W)-18K/W=129K/W. Es tuts ein Stück Alublech als Kühlkörper. Laut dieser Seite: http://www.vias.org/mikroelektronik/coolpacks.html dürfte ein Alublech von 3x3cm locker reichen.
Greg schrieb: > P= 3,4V * 0,15A = 0,51W eine LED erzeugt aber auch Licht. Damit werden wohl keine 0,51W an wärme entstehen.
Peter II schrieb: > 240 x 0,3W sind 72W, wenn man will, > das die LEDs nur 20Grad wärmer werden Bei einer derart hohen Leistung sollte man schon mit 50° rechnen. Sonst wird der Kühlkörper unhandlich gross. Gruss Harald
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Greg schrieb: > Bei einem idealen Kühlkörper mit 0K/W würde sich die LED um 9,18Grad > erwärmen. Wie wäre es bei normaler Luft ohne Kühlkörper? Wie groß ist die Temperaturerhöhung? Danke für alle anderen Antworten. Ihr habt mir sehr geholfen.
Andre schrieb: > Wie wäre es bei normaler Luft ohne Kühlkörper? Wie groß ist die > Temperaturerhöhung? Ich denke, da wirst Dulocker die Schmelztemperatur der Kunstofflinsen der LEDs erreichen. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Ich denke, da wirst Dulocker die Schmelztemperatur der Kunstofflinsen > der LEDs erreichen. man kann sie bei 250Grad löten, ich glaube kaum das sei sie selber soweit erwärmen kann.
Peter II schrieb: > man kann sie bei 250Grad löten, ich glaube kaum das sei sie selber > soweit erwärmen kann. Lass die Dinger mal paar Stunden bei 250 Grad in einem ofen und freu dich über das Ergebnis. :)
Peter II schrieb: >> Ich denke, da wirst Dulocker die Schmelztemperatur der Kunstofflinsen >> der LEDs erreichen. > > man kann sie bei 250Grad löten, ich glaube kaum das sei sie selber > soweit erwärmen kann. Ja, vermutlich brennen sie vorher durch. Andererseits kann kein Bauelement die Löttemperatur dauerhaft ab. Der zulässige Grenzwert in Sekunden steht meist direkt neben der Löttemperatur...
Andre schrieb: > Wie wäre es bei normaler Luft ohne Kühlkörper? Wie groß ist die > Temperaturerhöhung? Schwer zu sagen, da das Datenblatt keine Angaben zum thermischen Widerstand Rth_JA enthält. Wäre somit ein Fall für die Thermodynamik und ein wenig wilde Rechnerei. Wenn sie jetzt auf Platine aber schon 90°C warm werden, dann würde ich vermuten, dass sie an der freien Luft (nur über dünne Drähte angeschlossen) die 125°C erreichen oder überschreiten und den Löffel abgeben. Peter II schrieb: > man kann sie bei 250Grad löten, ich glaube kaum das sei sie selber > soweit erwärmen kann. Der Lötvorgang ist zeitlich begrenzt (hier max. 8 Minuten, davon nur maximal 3 Minuten > 200°C) und die LEDs sind dabei auch nicht in Betrieb. Nach der Logik dürfte sich ja kein Bauteil stärker erwärmen als seine Löttemperatur war.
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Andre schrieb: > Wie wäre es bei normaler Luft ohne Kühlkörper? Wie groß ist die > Temperaturerhöhung? Das kann dir keiner sagen: Die 0,5W reichen sehr wahrscheinlich aus, um die LED kaputtzukriegen. Wenn die auf einer Leiterplatte montiert ist, mit Durchkontaktierungen nach unten und diese Leiterplatte wiederrum auf ein Alublech, dann wird das klappen. Natürlich muß man dann noch den Thermischen Widerstand zwischen Led Gehäuse und Leiterplatte unten kennen. Die 0,5W ist die elektrische Verlustleistung die an der LED auf jeden Fall vorliegt. Davon wird nichts in Licht umgewandelt und abgestrahlt. (Das Licht wird so nebenbei erzeugt, nur mal so grob).
Greg schrieb: > Die 0,5W ist die elektrische Verlustleistung die an der LED auf > jeden Fall vorliegt. Davon wird nichts in Licht umgewandelt und > abgestrahlt. (Das Licht wird so nebenbei erzeugt, nur mal so grob). wie soll das denn gehen, Energie aus den Nichts? die LED nimmt 0,5W Energie auf, davon wird Licht und Wärme erzeugt. Wenn man von einen Wirkungsgrad von 40% ausgeht, dann werden "nur" 0,3W in Wärme umgewandelt. Vermutlich sogar noch weniger.
Peter II schrieb: > die LED nimmt 0,5W Energie auf, davon wird Licht und Wärme erzeugt. Wenn > man von einen Wirkungsgrad von 40% ausgeht, dann werden "nur" 0,3W in > Wärme umgewandelt. Ja, aber die müssen über eine Fläche von nur knapp 3,4mm² abgegeben werden. Im Artikel Kühlkörper wird z.B. darauf verwiesen, dass man TO-220 ab etwa 1 Watt mit einem Kühlkörper versehen sollte. TO-220 hat aber eine Kühlfläche von etwa 10mm², also knapp dem achtfachen der LED. Rein rechnerisch sollte die LED somit schon ab 125mW Verlustleistung zusätzlich gekühlt werden.
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Daniel H. schrieb: > Im Artikel Kühlkörper wird z.B. darauf verwiesen, dass man TO-220 ab > etwa 1 Watt mit einem Kühlkörper versehen sollte. Wobei Silizium typisch 200° abkann, LEDs m.W. aber nur ca. 125°!
Einflußfaktoren wie Packungsdichte, zur Kühlung verwendete Platinenfläche, einseitig oder beidseitig, Anzahl und Größe der Durchkontaktierungen spielen eine Rolle. Ein Luftstrom hinter der LED-Platine kann bei ausreichend großen, thermisch ordentlich angebundenen Kühlpads auf der Rückseite schon viel verbessern. Schöner weil lautlos und betriebssicherer ist ein passender Kühlkörper, der muß aber ordentlich angebracht werden.
Daniel H. schrieb: > Rein > rechnerisch sollte die LED somit schon ab 125mW Verlustleistung > zusätzlich gekühlt werden. und warum kühlt man dann keine SMD 0805 Widerstände, die auch 1/4W haben?
Peter II schrieb: > und warum kühlt man dann keine SMD 0805 Widerstände, die auch 1/4W > haben? Weil das keine Halbleiter sind?
Daniel H. schrieb: > Weil das keine Halbleiter sind? was spielt denn das für eine Rolle, wenn sie zu heiß werden würde sie sich auslöten.
Peter II schrieb: > die LED nimmt 0,5W Energie auf, davon wird Licht und Wärme erzeugt. Wenn > man von einen Wirkungsgrad von 40% ausgeht, dann werden "nur" 0,3W in > Wärme umgewandelt. Bei 555 nm entprechen 683 Lumen einem Watt Lichtleistung. LEDs haben Wirkungsgrade von 80..100 Lumen/Watt. Auf Grün bezogen sind das knapp 14%. Es hat sich bewährt, für die Auslegung des Kühlsystems von einem optischen Wirkungsgrad von Null auszugehen und nur U x I zu betrachten. In ein paar Jahren wird man da nochmal drüber nachdenken müssen, aber für die heutige Technologie reicht diese Vereinfachung aus.
Peter II schrieb: > und warum kühlt man dann keine SMD 0805 Widerstände, die auch 1/4W > haben? >> Weil das keine Halbleiter sind? > was spielt denn das für eine Rolle, wenn sie zu heiß werden würde sie > sich auslöten. Nun, zumindest Leistungswiderstände vertragen durchaus 350°. Und da kann es durchaus passieren, das sie sich auslöten, ohne das das ihre Funktion als Widerstand irgendwie beeinträchtigt. Gruss Harald
soul eye schrieb: > Bei 555 nm entprechen 683 Lumen einem Watt Lichtleistung. LEDs haben > Wirkungsgrade von 80..100 Lumen/Watt. Auf Grün bezogen sind das knapp > 14%. http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nichia-High-Power-LEDs/Nichia-NS9W383-151lm-weiss-mit-Platine-Star.html 148 lm/W eventuell sollte man aber jetzt schon darüber nachdenken.
Harald Wilhelms schrieb: > Nun, zumindest Leistungswiderstände vertragen durchaus 350°. > Und da kann es durchaus passieren, das sie sich auslöten, > ohne das das ihre Funktion als Widerstand irgendwie beeinträchtigt. > Gruss > Harald 0805 sind aber keine Leistungswiderstände, und wenn sie 350Grad warm werden würde, würde sie sich auslöten und die die Schaltung beeinflussen.
Und wenn du die alle auf einen Kühler montierst, paß auf daß die keine leitende Verbindung untereinander haben. Außer du hast die alle parallel geschaltet :oD
Peter II schrieb: > was spielt denn das für eine Rolle, wenn sie zu heiß werden würde sie > sich auslöten. Widerstände sind billig, Halbleiter sind teuer. Widerstände leiden (im Allgemeinen) nicht so stark unter erhöhten Temperaturen wie Halbleiter (-50% Lebensdauer pro 10°C Temperaturerhöhung). Und schließlich wird sich sicherlich niemand die Mühe machen solche Widerstände mit Kühlkörpern o.ä. zu versehen, da deren Preis den Preis der Widerstände um ein Vielfaches übersteigt. Will ich die Verlustleistung eines Widerstandes minimieren teile ich die Last einfach auf zwei Widerstände auf und gut ist. Die Zusatzkosten (im Hobbybereich) sind wenige Cent. Nehme ich statt einer Power-LED zwei bin ich direkt (je nach Typ) mit einigen Euro dabei. Da die so teuer sind ist es außerdem in meinem Interesse ihre Haltbarkeit so weit es geht zu maximieren. Also schaue ich mir an wie teuer es ist meine Power-LED so zu kühlen, dass ihre Lebensdauer (für meine Begriffe) ausreicht. Wenn ich dann merke, dass die Kühlung teurer ist (was in der Regel nicht der Fall ist) dann kann ich mir Gedanken darüber machen eine zweite Power-LED einzusetzen usw.. Das gilt übrigens nicht nur für Power-LEDs sondern so gut wie für alle Halbleiter. Und schließlich: warum sollten sich Halbleiter nicht auf 250°C oder mehr erhitzen und sich dabei auslöten? Nur weil der Hersteller als "Maximum Operating Temperature" 125°C angibt heißt das nicht, dass der Halbleiter nicht kurzzeitig deutlich heißer werden kann, bevor er durchbrennt/schmilzt. Edit: Nicht zu vergessen, Halbleiter (ich gehe einfach mal nur von Silizium aus) haben einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. mehr Strom -> mehr Wärme -> noch mehr Strom -> noch mehr Wärme -> noch mehr Strom -> ... -> kaputt.
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Peter II schrieb: > Wenn > man von einen Wirkungsgrad von 40% ausgeht 2005 stand der Wirkungsgrad einer von mir genutzten Lumileds Luxeon schon im Datenblatt. Eventuell immer noch.
Andre schrieb: > Die LED ist aktuell einfach nur auf einen PCB montiert. Alu oder FR4? Bei FR4 kommt es auch auf Kupferflächen/Durchkontaktierungen drauf an. > Auf diesem PCB befinden sich in Summe 240 Stück und diese werden > nach ca. 10 min 90°C warm. Wenn das die Chip-Temperatur ist, wäre das nicht so wild, wenn es die PCB-Temperatur ist, solltest du dir dringend etwas einfallen lassen. Bei einer Pad-Temperatur von 90°C geht gegenüber 25°C die Lichtleistung bereits um 10..12% runter.
Es ist FR4 Material. Die 90°C sind mit einer Wärmebildkamera gemessen auf den LED's. Die PCB Temperatur ist zur gleichen Zeit ca 70°c gewesen. Diese wurde über einen Temperatur IC ausgelesen. Viele Grüße
Andre schrieb: > bei einer > Stromaufnahme von 150mA und einer Forward Voltage von 3,4V erreicht? Es gibt doch fertige LED-Module mit einer Aluminiumplatte und 100 LEDs die auf einer dünnen Keramikschicht geklebt worden sind. Der Aufwand die Wärme von einer FR4 Platine weg zu bekommen ist schon enorm, sehr teuer und nicht gerade Erfolgersprechend. 10 Stück in Reihe und 10 Reihen parallel = 100 LEDs => 100 Watt Kosten ca. 5 Euro http://www.ebay.de/itm/1W-10W-20W-30W-50W-100W-Pure-Warm-White-LED-Light-Beads-Lamp-Energy-Saving-Chip-/390677182682 Beitrag "Re: Empfehlung 3W LED?" Beitrag "Re: Aquarienbeleuchtung"
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