High-Power-LED Temperaturmanagement

[Andreas M. (andreas61)]

Hallo,

es geht hierbei um die Klärung, wie man prinzipiell die Wärme abführen 
kann.

Ich möchte die Beleuchtung von meinem Zimmergewächshaus (mein 
"Dauerprojekt"), gegen High-Power-LEDs austauschen. Zur Zeit sind das 
zwei 12V-LED-Spots, mit je. 620lm.

Dafür brauche ich also 2x ca. 600 lm, die auch kleiner aufgeteilt sein 
können. Bei der Suche bin ich auf folgende SMD-LED gestoßen:

Reichelt Artikel-Nr.: SZ5 M2 WN C8 E11

Davon würde ich 4 Stück einsetzen wollen. Es könnten aber auch andere 
LEDs oder Module sein.

Ich habe nun folgendes Verständnisproblem:

(Dokumentation auf Seite 20 unter Mechanical Dimensions, Bottom View)

Links ist die Kathode und rechts die Anode.
Dazwischen ist ein 1,3mm - Streifen, über den ich die Wärme abführen 
kann.
Über eine herkömmlich Leiterplatte werde ich aber die Wärmeenergie nicht 
los. In der Industrie soll man wohl Leiterplatten mit Alu-Kern 
verwenden. Ich bin aber Amateur / Bastler.

Wie macht man das nun, wie montiert man solche SMD-LEDs?

Gruß Andreas

[AntiMaker (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Zimmergewächshaus

Da solltest du andere LEDs verwenden, z.B. 
https://www.aliexpress.com/item/SMD-5050-LED-Grow-Light-DC12V-Growing-Strip-IP20-IP65-Plant-Growth-Light-For-Greenhouse/32789296519.html

Je nach Pflanzenart: Mach rot und blau getrennt steuerbar, damit kannst 
du dann unterschiedliche Jahreszeiten vorgaukeln, und z.B. die Blüte 
einleiten.

Achte darauf, dass du das richtige Rot und Blau kriegst, also 
Wellenlängen mit Chlorophyl-Absorbtionsspektrum vergleichen.

[Nein (Gast)]

Gemessen am Stromverbrauch ... kauf das Endprodukt.

[J. S. (pbr85)]

AntiMaker schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>> Zimmergewächshaus
>
> Da solltest du andere LEDs verwenden, z.B.
> 
https://www.aliexpress.com/item/SMD-5050-LED-Grow-Light-DC12V-Growing-Strip-IP20-IP65-Plant-Growth-Light-For-Greenhouse/32789296519.html
>
> Je nach Pflanzenart: Mach rot und blau getrennt steuerbar, damit kannst
> du dann unterschiedliche Jahreszeiten vorgaukeln, und z.B. die Blüte
> einleiten.
>
> Achte darauf, dass du das richtige Rot und Blau kriegst, also
> Wellenlängen mit Chlorophyl-Absorbtionsspektrum vergleichen.

Bloß nicht! Die Wärmeableitung dieser Streifen ist eine halbe 
Katastrophe und funktioniert nur wegen der mikrigen Leistungsdichte, 
wenn überhaupt auf Dauer.

Zweitens: Man weiß nicht, welche LEDs dort exakt verbaut sind, also 
welchen Wirkungsgrad diese haben.

Drittens: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Pflanzenleuchten 
rot-blau sein müssen. Was zählt, ist die Anzahl der Photonen, da 
letztendlich jedes Photon auf den Energiebetrag von 680nm bzw. 700nm 
fällt und dieser Energiebetrag wird dann chemisch auch weiter 
verarbeitet von den Photosystemen, siehe das Z-Schema.

Die Effektivsten heute erhältlichen LEDs sind weiße, die zwar eigentlich 
blaue sind, aber die effektivsten blauen LED Chips sind in der Regel 
kaum erhältlich, da die Hersteller die ja selbst für weiße LEDs 
verwenden. Es gibt auch einige wenige richtig gute tiefrote 660nm LEDs, 
wie die Osram Oslon Horticulture.

Ich persönlich will aber kein Lila-Licht in meiner Wohnung haben. Der 
andere Nachteil ist, dass dieses Licht extrem gut absorbiert wird, also 
nur für 1-2 Blattschichten reicht. Damit kann man nur sehr kleine 
Pflanzen effizient beleuchten, also Jungpflanzen, da entweder die oberen 
Blätter photosynthetisch überlastet werden und/oder die unteren kaum 
noch was abkriegen. Man braucht also Grün, welches weiße LEDs liefern.

Das beste Preisleistunsverhältnis haben COBs von Citizen, Prolight Opto 
etc.

Stichwort Wärmeableitung: Am einfachsten sind Aluprofile (AlMgSi05 ist 
am besten mit ~200Wmk). Wenn du noch eine Zwangsbelüftung im Gewächshaus 
hast, was man eh braucht um die Luftfeuchte kontrollieren zu können, 
kann man damit schon eine anständige Kühlung bauen.

Ich kann dir das Ledstyles.de Forum ans Herz legen. Da werden solche 
Themen regelmäßig besprochen.

[andreas61 (Gast)]

Hallo,

Danke für die Antworten.
Ich habe mich schon sehr intensiv mit Pflanzenbeleuchtung beschäftigt 
und gute Ergebnisse erzielt. Deshalb würde ich daran nichts ändern 
wollen.

LED-Module wären auch eine Alternative, weil die häufig einen 
Aluminium-Träger haben. Ich habe mir auch schon eins ausgesucht.

Es interessiert mich trotzdem, wie diese smd-Leds eingesetzt werden 
können.

Gruß Andreas

[J. S. (pbr85)]

andreas61 schrieb:
> Hallo,
>
> Danke für die Antworten.
> Ich habe mich schon sehr intensiv mit Pflanzenbeleuchtung beschäftigt
> und gute Ergebnisse erzielt. Deshalb würde ich daran nichts ändern
> wollen.
>
> LED-Module wären auch eine Alternative, weil die häufig einen
> Aluminium-Träger haben. Ich habe mir auch schon eins ausgesucht.
>
> Es interessiert mich trotzdem, wie diese smd-Leds eingesetzt werden
> können.
>
> Gruß Andreas

Deine verlinkte LED hat das typische 3535-Gehäuse. Dafür kannst du bei 
Fachhändlern fertige Platinen kaufen, auf die du die LED dann in einem 
Reflow-Ofen auflöten kannst. Oder auf einem Ceran-Herd. Ein 
Beispielhändler ist Lumitronix, die bieten 1cm x 1cm Platinen dafür an. 
Oder einfach fertig Star-Platinen mit LEDs kaufen.

[Joachim B. (jar)]

E. S. schrieb:
> Deine verlinkte LED hat das typische 3535-Gehäuse. Dafür kannst du bei
> Fachhändlern fertige Platinen kaufen, auf die du die LED dann in einem
> Reflow-Ofen auflöten kannst. Oder auf einem Ceran-Herd.

nur wenn das Ceranfeld nicht induktiv beheizt wird, Ceran ist nur der 
Markennahme der Glasplatte, darunter kann Heizwendel, Halogen, Gas sogar 
induktiv sein

https://de.wikipedia.org/wiki/Ceran

> Oder einfach fertig Star-Platinen mit LEDs kaufen.

würde ich auch sagen, high power Star LEDs auf Alu Stern
https://www.google.de/search?q=high+power+star+LEDs&client=firefox-b&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwiHmOyO1LvVAhVELFAKHW9nBP4QsAQIiAE&biw=1280&bih=900

das kann auch vernünftig auf weitere Alu Kühlkörper geschraubt werden.

[jz23 (Gast)]

Oder falls dir die Sternplatine zu groß ist, kann man bei Lumitronix die 
LEDs auch schon fertig auf die 10mm Platinen gelötet bekommen.

[W.A. (Gast)]

E. S. schrieb:
> Drittens: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Pflanzenleuchten
> rot-blau sein müssen. Was zählt, ist die Anzahl der Photonen

Der Irrglaube wird allerdings durch die Tatsache untermauert, dass 
Pflanzen i.A. grün aussehen. Wenn sie nennenswert Pigmente zum aufnehmen 
grüner Photonen besitzen würden, würden sie das grüne Licht nicht 
reflektieren, sondern absorbieren.

[J. S. (pbr85)]

W.A. schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Drittens: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Pflanzenleuchten
>> rot-blau sein müssen. Was zählt, ist die Anzahl der Photonen
>
> Der Irrglaube wird allerdings durch die Tatsache untermauert, dass
> Pflanzen i.A. grün aussehen. Wenn sie nennenswert Pigmente zum aufnehmen
> grüner Photonen besitzen würden, würden sie das grüne Licht nicht
> reflektieren, sondern absorbieren.

Was du für "nennenswert" oder nicht hältst, tut hier nichts zur Sache 
und ist nicht einmal eine exakte Aussage. Die Fakten sind da eindeutig 
und längst erforscht sowie leicht im Experiment überprüfbar.

Also:Erst mit dem Thema beschäftigen, dann versuchen andere zu belehren, 
statt Allgemeinplätze zu repetieren.

[Manfred (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> wie man prinzipiell die Wärme abführen kann.

[J. S. (pbr85)]

Manfred schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>> wie man prinzipiell die Wärme abführen kann.

Beim Betrachten des 2. Bildes fällt mir ein, dass ich schon wieder 
vergessen habe Kapton-Klebeband zu kaufen.

Habe auch ein Bild, was sogar zur angefragten LED passt. Sind 4 XP-G2, 
zwei kaltweiß R5 und zwei warmweiß R3 als Reste schnell aufgebaut auf 
den Platinen von Lumitronix. Der Kühler ist ein 50mm Passivkühler. Bis 
etwa 500mA funktioniert er noch sehr gut, danach wird er über 55°C warm. 
Mittlerweile nutze ich die Leuchte bei 1A mit einem langsam laufenden 
50mm Lüfter.


@Andreas M.

Wichtig ist vor allem eine möglichst dünne Schicht aus Wärmeleitpaste 
oder Kleber zwischen Kühler und Platine. Dünn und gleichmäßig auftragen 
und dann auf den Kühler drücken und dabei Drehbewegungen machen um 
überschüssige WLP raus zu drücken. Ideal ist, wenn man mit den Fingern 
beide Metalle an einander reiben spürt.

[J. S. (pbr85)]

W.A. schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Drittens: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Pflanzenleuchten
>> rot-blau sein müssen. Was zählt, ist die Anzahl der Photonen
>
> Der Irrglaube wird allerdings durch die Tatsache untermauert, dass
> Pflanzen i.A. grün aussehen. Wenn sie nennenswert Pigmente zum aufnehmen
> grüner Photonen besitzen würden, würden sie das grüne Licht nicht
> reflektieren, sondern absorbieren.

-2 für mich und +2 für ihn. Stimmen wir am besten noch ab, ob die beiden 
Werte addiert 0 oder nicht ergeben.

Mal was zum Lesen:

Green Light Drives Leaf Photosynthesis More Efficiently than Red Light 
in Strong White Light: Revisiting the Enigmatic Question of Why Leaves 
are Green:

https://academic.oup.com/pcp/article/50/4/684/1908367/Green-Light-Drives-Leaf-Photosynthesis-More

http://msue.anr.msu.edu/news/green_light_is_it_important_for_plant_growth


etc. pp.

Die Sache sollte eigentlich klar, sein, wenn man weiß wie die 
Lichtsammelkomplexe aufgebaut sind, und, dass es natürlich auch einen 
Lichtsättigungspunkt gibt. Sonst hilft auch ein Blick im Herbst auf die 
Blätter und ihre Farben, verursacht durch ganz bestimmte Farbstoffe die 
gerade in den Antennensystemen sitzen ...

[Andreas M. (andreas61)]

Vielen Dank für die Anregungen. Ich werde mir mal ein paar LEDs kaufen 
und testen.

Gruß Andreas

[W.A. (Gast)]

E. S. schrieb:
> Die Fakten sind da eindeutig und längst erforscht sowie leicht
> im Experiment überprüfbar.

Stimmt - da kann ich dir nur zustimmen. Ob das so leicht nachprüfbar 
ist, hängt etwas von der experimentellen Ausstattung ab.

Ich erkenne in Fig. 2 [1] bzw. Fig. 1.8 [2] ein ziemliches 
Absorptionsloch zwischen 500..520 und 560..600nm.
[1] 
http://tomatosphere.letstalkscience.ca/Resources/library/ArticleId/4661/plant-pigments.aspx
[2] 
http://plantsinaction.science.uq.edu.au/content/122-chlorophyll-absorption-and-photosynthetic-action-spectra

[J. S. (pbr85)]

W.A. schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Die Fakten sind da eindeutig und längst erforscht sowie leicht
>> im Experiment überprüfbar.
>
> Stimmt - da kann ich dir nur zustimmen. Ob das so leicht nachprüfbar
> ist, hängt etwas von der experimentellen Ausstattung ab.
>
> Ich erkenne in Fig. 2 [1] bzw. Fig. 1.8 [2] ein ziemliches
> Absorptionsloch zwischen 500..520 und 560..600nm.
> [1]
> 
http://tomatosphere.letstalkscience.ca/Resources/library/ArticleId/4661/plant-pigments.aspx
> [2]
> 
http://plantsinaction.science.uq.edu.au/content/122-chlorophyll-absorption-and-photosynthetic-action-spectra

Wie oft denn noch, dass Chl. a&b nicht die einzigen Pigmente in den 
Lichtsammelkomplexen sind? Schaut euch das Absorptionsspektrum eines 
Blattes an, nicht von Chlorophylllösungen in einer Photometerküvette ...

Aus deinem zweiten Link:

"Figure 1.10 Leaves absorb visible light very effectively (85% for the 
waveband between 400 and 700 nm; solid curve).Wavelengths corresponding 
to green light are  absorbed less effectively (absorptance drops to c. 
0.75)."


75% Absorbtion! Für mich ist das alles andere als Nichts oder nicht 
nennenswert. Wer richtig wenig Absorbtion bei Pflanzenblättern sehen 
will, sollte diese mal unter 740nm beobachten oder fotographieren.

[Thomas B. (thombde)]

Egal welche Lichtfarbe, Abstrahlwinkel, SMD, Lumiled, Luxeon, 
Starplatine oder was auch immer.
Hauptsache kühl.
Je kühler je mehr Lebensdauer.

Mache das richtig kühl, dann hält das bestimmt länger als das Netzteil.
Und wenn das richtig kühl gehalten wird, halten die LED´s auch schon mal 
20 Jahre :)


Edit

Gruß
Thomas