Hallo, Ich habe folgendes Problem. Ich habe eine Lampe in dem 12 LEDs sitzen. Wenn ich das ganze bei Raumtemperatur einschalte (12V, 10A) dann wird das Gehäuse ca. 65 Grad warm. Wenn ich die Lampe nun mit Wind kühlen würde z.B. Fahrtwind (10km/h, 20km/h, usw.) wie kann man rechnerisch die neue Gehäusetemperatur berechnen oder schätzen? Das Gehäuse ist ein Profil, 50cm lang, 10cm hoch, 10cm tief. Konnte dazu nichts passendes finden. LG
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Rechne zuerst den Wärmestrom aus der auftritt, der bleibt nämlich konstant. Und dann rechnest du mit den Werten für konvektionskühlung die neue Oberflächentemperatur aus.
Kannst du kaum berechnen, eher abschätzen. Warum: Lufttemperatur ist nicht konstant; Luftgeschwindigkeit ist nicht konstant.
Lothar M. schrieb: > Kannst du kaum berechnen, eher abschätzen. > > Warum: Lufttemperatur ist nicht konstant; Luftgeschwindigkeit ist nicht > konstant. Du kennst die Anordnung bzw. den Aufbau beim TO? Nehmen wir mal die Werte vom TO an (10km/h, 20km/h) und dazu die Lufttemperatur mit 20°C und 25°C. Jetzt hast du konstante Werte, mit denen du rechnen kannst. Wie sieht jetzt deine Berechnung aus, wo du nicht mehr abschätzen mußt?
Viel zu viele Unbekannten: Wirkungsgrad der LED, sprich Wärmemenge, Wärmeübergangswiderstand zwischen Substrat und Kühlkörper, selbiges zwischen Kühlkörper und Gehäuse, Material der Komponenten in der Kühlkette, sprich Wärmeleitfähigkeit, nicht zuletzt die genannten Parameter des Kühlmediums Luft. Einfacher: Temp-Sensor anbringen und messen.
Lothar M. schrieb: > Warum: Lufttemperatur ist nicht konstant; Luftgeschwindigkeit ist nicht > konstant. Und vor Allem: Luftfeuchte ist nicht konstant. Denn der "Fahrtwind" allein kann kaum Energie aufnehmen. Das tut vorrangig das Wasser, das in ihm gebunden ist...
Lothar M. schrieb: > Denn der "Fahrtwind" allein kann kaum Energie aufnehmen. Das tut > vorrangig das Wasser, das in ihm gebunden ist... Wie ist dann die Angabe von Wärmewiderständen an Kühlkörpern zu erklären, die Kurven drin haben in Abhängigkeit von der Luftströmungsgeschwindigkeit? Ich erinnere mich nicht, dass hier von Luftfeuchtigkeit die Rede ist. Ich wollte gerade dem TO raten, seinen Aufbau mal mit einschlägigen Kühlkörperdatenblättern zu vergleichen, die seinem Aufbau ähneln. Aber offenbar sind kaum noch welche mit eine Kurve ausgestattet, die die Verringerung des Wärmewiderstands des KK in Abhängigkeit der Luftgeschwindigkeit angeben. Bei Fischer jedenfalls habe ich für einfache Profile nichts gesehen. Wenn doch eine zu finden ist: 10km/h sind etwa 550lfm bzw. rund 3m/s.
HildeK schrieb: > Wie ist dann die Angabe von Wärmewiderständen an Kühlkörpern zu > erklären, die Kurven drin haben in Abhängigkeit von der > Luftströmungsgeschwindigkeit? Ich erinnere mich nicht, dass hier von > Luftfeuchtigkeit die Rede ist. Die Werte dort sind für trockene Luft (mit einer Wärmekapazität von ca. 1 kJ/(kg·K)) angegeben. Zusätzlich in der Luft befindliches Wasser (mit einer Wärmekapazität ca. 4 kJ/(kg·K)) in Form von Luftfeuchtigkeit verbessert das Ganze glücklicherweise. Insofern muss ich das "kaum" ein wenig relativieren... ;-)
Lothar M. schrieb: > Die Werte dort sind für trockene Luft (mit einer Wärmekapazität von ca. > 1 kJ/(kg·K)) angegeben. Zusätzlich in der Luft befindliches Wasser (mit > einer Wärmekapazität ca. 4 kJ/(kg·K)) in Form von Luftfeuchtigkeit > verbessert das Ganze glücklicherweise. Insofern muss ich das "kaum" ein > wenig relativieren... ;-) Ich würde das noch etwas weiter relativieren. Der zweite Wert von 4kJ/(kg*K) gilt für flüssiges Wasser. Für die Luftfeuchtigkeit dürfte eher der Wert von Wasserdampf relevant sein - also 2kJ/(kg*K). Sehr viel wichtiger ist aber, dass beides massebezogene Angaben sind. Es zählt also der Masseanteil der jeweiligen Gase an der Luft. Und der ist beim Wasseranteil irgendwo in der Größenordnung 10g/m^3 (in den Tropen gerne auch das doppelte). Aber Stickstoff und Sauerstoff machen 1,3kg/m^3 aus. Damit spielt die Luftfeuchtigkeit bei der Wärmeabfuhr über den Kühlkörper praktisch keine Rolle (vielleicht in der zweiten Nachkommastelle). Interessant wird die Luftfeuchte jeweils dann, wenn ein Phasenübergang auftritt. Also beispielsweise wenn die Leuchtfeuchte kondensiert (z.B. im Brennwertkessel oder bei der kontrollierten Raumlüftung im Winter). Wenn der "Fahrtwind" des TO bei einer Fahrt durch Nebel oder Regen erreicht wird, hätte das natürlich auch einen deutlichen Einfluss. Aber ansonsten kann man für den Kühlkörper problemlos mit dem Zahlenwert von trockener Luft rechnen.
Lothar M. schrieb: > Und vor Allem: Luftfeuchte ist nicht konstant. > Denn der "Fahrtwind" allein kann kaum Energie aufnehmen. Das tut > vorrangig das Wasser, das in ihm gebunden ist... Du tust so, als ob man mit trockener Luft nicht kühlen kann - UNFUG Das macht allenfalls einen Faktor 3
Wolfgang schrieb: > Das macht allenfalls einen Faktor 3 Eher 0,03. Siehe den guten Beitrag von Achim S.
Die Luft ist aber nur die halbe Miete, ganz wichtig ist auch die Wärmeleitfähigkeit des Weges vom Substrat bis zur Kühloberfläche.
Fahrtwind bedeutet erzwungene Konvektion --> dünnere Grenzschicht (v ~ 0m/s) zwischen Kühlkörper und Medium. Das rechnet man mit der Wärmeübergangszahl, die du über die Nußeltzahlt nach Formelumstellung bekommst. Dafür brauchst du die Reynoldszahl, Viskosität der Luft und natürlich die Strömungsgeschwindigkeit und die charakteristische Länge deines Kühlers in Metern, die umströmt wird. Ich nehme mal an, du willst das Gehäuse in Querreichtung (wegen den 12 LEDs) anströmen, dann wären es in diesem Fall 10cm also 0,1m (SI-Einheit). Das ganze könntest du dann mit der Grashofzahl für natürliche Konvektion vergleichen, um realistischere Werte zu bekommen. https://www.schweizer-fn.de/waerme/waermeuebergang/waerme_uebergang.php Alles in allem wird es aber wie schon gesagt wurde ziemlich kompliziert und es wäre für dich leichter es einfach durchzumessen mit einem Temperatursensor und einem einstellbaren Ventilator. Dann weißt du auch sicher, dass du keinen Fehler gemacht hast wie eine falsche Einheit, die gerne schon mal den Faktor 10 ausmachen kann und dir völlig falsche Werte suggerieren würde.
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Farin U. schrieb: > Wenn ich die Lampe nun mit Wind kühlen würde z.B. Fahrtwind (10km/h, > 20km/h, Und dieser Fahrtwind ist auch da wenn du an der Ampel stehst oder aus anderen Gründen zum Anhalten gezwungen wirst, während die LED Leuchte leuchtet?
tmomas schrieb: > Farin U. schrieb: >> Wenn ich die Lampe nun mit Wind kühlen würde z.B. Fahrtwind (10km/h, >> 20km/h, > > Und dieser Fahrtwind ist auch da wenn du an der Ampel stehst oder aus > anderen Gründen zum Anhalten gezwungen wirst, während die LED Leuchte > leuchtet? Man könnte ja einen Temperaturschalter einbauen, der die Stromversorgung der LEDs bei sagen wir mal 60°C abschaltet oder zumindest den Großteil des Stromes, sodass diese dann bei Überhitzung nur noch mit einem Bruchteil weiter leuchten. Habe ich so bei allen meinen hochwertigeren Leuchten, wobei ich da jedoch 55°C oder besser sogar 50°C wähle.
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Um die spezifizierten Kuehlkoerperwerte ueberhaupt nutzen zu koennen sollte man deren Herkunft kennen. Also. Ein Kuehkoerper wird gemessen bei senkrechtem Einbau, die Rippen auch senkrecht. Unten und oben ein Fuss frei fuer die Konvektion. Dadurch ergibt sich je nach Temperaturdifferenz zur Umgebung, nichtlinear eine Stroemung (-sgeschwindigkeit). Bei Zwangsbelueftung aendert sich die Grenzschicht, auch nichtlinear. Bedeutet in den allermeisten Faellen muss man nachmessen. Nochmals komplizierter weird es wenn man Kuehlkoerper im Gehaeuse einbaut. Allenfalls kriegt man die Waerme in die Luft, damit ist sie aber noch nicht weg.
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