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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kühlkonzept LEDs


Autor: akasus (Gast)
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Hallo,

ich möchte einen geeigenten Kühkörper für meine Platine auslegen. Dabei 
befinden sich mehrer LEDs auf einer Fläche von 17x40 cm². Die maximale 
Sperrschichtemperatur liegt dabei bei 150°C (für die Rechnung 120°C 
angenommen). Der Wärmewiderstand von Junctio-Solderpoint ist auch 
gegeben. Der Kühkörper soll nun auf der Rückseite der Platine angebracht 
werden. Bei den LEDs rechne ich mit einer Verlustleistung von 0,8W 
(260mA, 3,1V). Der Wärmepfad leitet die Wärme von der Sperrschicht zur 
Oberfläche der Platine (RthJS), von dort durch die Platine, und dann zum 
Kühlkörper. Wie kann ich nun den Wärmewiderstand von allen LEDs zusammen 
berechnen und somit den benötigten Wärmewidrstand des Kühlkörpers 
bestimmten?

Autor: Zitronen Falter (jetztnicht)
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Widerstaende werden nach Kirchhoff addiert.

Die ganzen Waermewiderstaende sind zwar nett, aber schliesslich muss man 
die Waerme vom Device auf den Kuehlkoerper und vom Kuehlkoerper an die 
Luft bringen.
Ebensowenig sollte man den Kuehlkoerper per Rechnung minimal bemessen, 
sodass es grad noch geht. Geh also vereinfacht von Lufttemperatur 
30Grad,
und Kuehlkorpertemperatur von 45 Grad aus. 50 Grad empfindet man beim 
Anfassen schon als heiss.
Das waeren dann 15 Grad Differenz fuer den Kuehlkoerper.

: Bearbeitet durch User
Autor: Teo Derix (teoderix)
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akasus schrieb:
> Die maximale
> Sperrschichtemperatur liegt dabei bei 150°C (für die Rechnung 120°C
> angenommen).

In anbetracht der Lebensdauer, würde ich da eher 80°C anstreben.

akasus schrieb:
> Wie kann ich nun den Wärmewiderstand von allen LEDs zusammen
> berechnen und somit den benötigten Wärmewidrstand des Kühlkörpers
> bestimmten?

Einfach alles addieren, wobei die einzelnen LED Thermisch parallel 
liegen.
Das ganze ist natürlich nur eine grobe Annäherung.
Das ist von Natur sehr komplex, um da näher ran zukommen brauchts ein 
paar Studienkurse mehr und um Versuche kommt man da dann trotzdem nich 
rum. (SW für lau?)
(Frag mal bei den KFZ-Heinis, die LED-Scheinwerfer mit parallel 
geschalteten, selektierten, LEDs OHNE eigenen Vorwiderstand entwickelt 
haben)

Autor: akasus (Gast)
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das mit der addition entlang des wärmepfades ist mir klar. aber verhält 
sich das auch so bei mehreren wärmewiderstanden (jede LED) die auf einer 
gemeinsamen Fläche aufgebracht sind?

Autor: akasus (Gast)
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@Teo Derix:

okay die Widerstände der LEDs also parallel berechnen. Um dann auf die 
Temperatur auf der Leiterplatte zu schließen muss ich dann aber mit der 
aufaddierten Leistung aller LEDs zusammen rechnen?

Autor: Teo Derix (teoderix)
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akasus schrieb:
> Um dann auf die
> Temperatur auf der Leiterplatte zu schließen muss ich dann aber mit der
> aufaddierten Leistung aller LEDs zusammen rechnen?

Nö dafür nich...
Da würdest Du dich noch weiter von der Realität entfernen (alle LEDs auf 
einem Punkt). Wenn Du die ungefähre Temp. der LP unter EINER LED wissen 
willst, darfst Du natürlich das auch nur für eine berechnen. Da aber 
nicht vergessen,route alle nur den KK Anteil für eine LED zur 
Berechnung nehmen!

Dies extreme Vereinfachung geht davon aus, das der KK inkl. LP ein 
Isobars System darstellt. Die reale Wärmeverteilung sieht allerdings 
ganz anders aus. Mit etwas Verstand u. wenn möglich Erfahrung, braucht's 
aber nur 2,3 Fehlschläge, um weiter zu kommen ;)

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Schau mal hier, könnte eine Möglichkeit sein:

PowerPeg TCAP-4325-TR
http://tem-products.com/Design_Reference.pdf

EEVblog Vorstellung des PowerPeg mit zusätzlichem Kühlkörper:
Youtube-Video "EEVblog #677 - Mailbag"

Autor: Mw En (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
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Ich hoffemal das ist ne Alukern Platine oder zumindest eine ganz dünne 
Platine?

Autor: ArnoR (Gast)
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akasus schrieb:
> Bei den LEDs rechne ich mit einer Verlustleistung von 0,8W
> (260mA, 3,1V)

Aha, die LEDs produzieren also nur Wärme. Wozu brauchst du die dann? Ein 
Widerstand würde auch reichen.

Bei 3,1V gehe ich mal von weißen LEDs aus. Die strahlen etwa 25% der 
aufgenommenen Leistung als Licht ab, diese Leistung fließt daher nicht 
als Wärmestrom in den Kühlkörper.

akasus schrieb:
> Der Wärmepfad leitet die Wärme von der Sperrschicht zur
> Oberfläche der Platine (RthJS), von dort durch die Platine, und dann zum
> Kühlkörper. Wie kann ich nun den Wärmewiderstand von allen LEDs zusammen
> berechnen und somit den benötigten Wärmewidrstand des Kühlkörpers
> bestimmten?

Für jede LED gibt es einen Pfad, den der Wärmestrom (die 
Verlustleistung) einer einzelnen LED entlang fließt. Das ist der von dir 
genannte. Alle LED-Wärmeströme treffen sich dann im Kühlkörper. Du hast 
also die Reihenschaltungen der Wärmewiderstände der einzelnen LEDs bis 
in den Kühlkörper, dort eine Parallelschaltung all dieser genannten und 
der KK schließlich zur Umgebung.

Autor: akasus (Gast)
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@Teo Derix:
bei der Berechnung bei einer LED und der einzelnen Verlustleistung oder 
der Berechnung der gesamten Verlustleistung und alle thermischen 
LED-Widerstände parallel zueinander erhalte ich die gleiche Temperatur 
auf der Platinenoberfläche. Es geht hierbei nicht um die exakte 
Berechnung, sondern eine grobe Auslegung.

@Mw En:
Ja, Alu-Kern

@ArnoR:
Dies habe ich auch in Betracht gezogen, allerdings fehlen mir dazu die 
nötigen Angaben aus dem DB 
(http://www.osram-os.com/Graphics/XPic0/00192945_0....) 
bzw. ich weiß nicht genau wie ich diese Leistung bestimme

Autor: akasus (Gast)
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Jemand eine Ahnung wie die Lichtleistung genau berechnet wird?

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