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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik WS2812B Strips werden heiß


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Autor: Boris (Gast)
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Hallo Leute,

ich habe eine Matrix mit WS2812b 144Leds/m aufgebaut.

Das Problem ist, dass die Streifen sehr heiß werden.

Hardware:

- WS2812B V-4, 12mA pro Farbe (nicht 20mA)
- DCDC Converter MP1584 von 7V-27V zu 5V
- Laptop-Netzteil 20V/5A

Aufbau:

18 Streifen jeweils 24 LEDs mit Wärmeleitpads auf eine 3mm dicke 
Aluplatte geklebt. 2 Streifen, also 48 LEDs werden mit einem DCDC 
Stepdown mit 5V /2A versorgt. Primärseite 20V/5A Laptop-Netzteil. 
Insgesamt 9x DCDC Converter. Alle GNDs sind verbunden.

Das ganze wird von einem Arduino Nano angesteuert. Testprogramm lässt 
alle LEDs mit der Helligkeit "255" in weiß aufleuchten. Aluplatte kann 
man nach 10 Minuten nicht anfassen. Mit der Helligkeit "130" kann ich 
die Aluplatte nur 5 Sekunden anfassen.

Die Spannung an den LEDs ist immer 4,8V-5V, Stromaufnahme passt auch.

Könnt ihr mir sagen ob das normal ist dass die Leds so heiß werden, oder 
mach ich da einen Fehler?

schöne Grüße

Autor: Thomas W. (goaty)
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Sollte nicht so heiß werden, warm ja aber nicht über 60°C daß man nicht 
mehr anfassen kann. Im Datenblatt steht ja leider nix drin.
Kann es sein daß du sehr schnell schaltest/dimmst/PWM ? Vielleicht kommt 
daher die Abwärme.

Autor: DanielF (Gast)
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Wie dicht sind die LEDs denn zusammen bzw. wie groß ist die Aluplatte?

Wenn ich das so überschlage kommst du ja auch 1,8A pro DC/DC-Wandler. 
Also ca. 81W die in Wärme und Licht umgewandelt werden.

Gruß
Daniel

Autor: K. S. (the_yrr)
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bei voller helligkeit sollten das 12mA x 3 Farben x 24 LEDs = 864mA 
sein, bei 5V sind das 4.3W pro Streifen. Wie sieht denn die Form der 
Aluplatte aus? 24 LEDs bei 144 pro Meter sind ja nur ca. 17 cm, wenn die 
"Aluplatte" jetzt nur 1*17*0.3cm groß ist kann das natürlich heiß 
werden.

- Mach erstmal Bilder vom Aufbau
- Dann miss nach ob die Stromaufnahme realistisch ist, wenn das mehr als 
1A pro Streifen sind hast du nen Fehler.
- hast du ausreichend Kondensatoren and den LEDs (brauchten WS2812b 
nicht jeweils einen?) und an den Step down Modulen?
edit: sehe grade dass die Stromaufnahme passt, aber die anderen Punkte 
bleiben

: Bearbeitet durch User
Autor: Falk B. (falk)
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Boris schrieb:
> Hallo Leute,
>
> ich habe eine Matrix mit WS2812b 144Leds/m aufgebaut.

Die sind sehr dicht gepackt, AFAIF 7mm Raster.

> Das Problem ist, dass die Streifen sehr heiß werden.

Tja, mal überschlagen? Auch die tollsten LEDs haben Verluste, die 
Ansteuerung erfolgt per linearer Konstantstromquelle. Wenn wir mal 
optimischt von 10% Wirkungsgrad ausgehen, werden 90% in Wärme 
umgewandelt.

> - WS2812B V-4, 12mA pro Farbe (nicht 20mA)

Macht 3x12=36mA/LED

> - DCDC Converter MP1584 von 7V-27V zu 5V
> - Laptop-Netzteil 20V/5A
>
> Aufbau:
>
> 18 Streifen jeweils 24 LEDs

Macht 432 LEDs x 36mA = 15,5A

P = U * I = 5V * 15,5A ~77W
Selbst wenn wir nur 90% davon als Verlustwärme betrachten, sind das 
immer noch ~70W.

 mit Wärmeleitpads auf eine 3mm dicke
> Aluplatte geklebt.

Schön, aber eine einfache Aluplatte, zumal DICHT mit Wärmequellen 
beklebt, ist kein sonderlich guter Kühlkörper. Da fehlen die Rippen 
und die Luftzirkulation.

> alle LEDs mit der Helligkeit "255" in weiß aufleuchten. Aluplatte kann
> man nach 10 Minuten nicht anfassen.

Das sagt nicht viel. Miß mal mit einem Thermometer.

> Mit der Helligkeit "130" kann ich
> die Aluplatte nur 5 Sekunden anfassen.

Das sind ca. 50°C.

Autor: c-hater (Gast)
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Boris schrieb:

> 18 Streifen jeweils 24 LEDs mit Wärmeleitpads auf eine 3mm dicke
> Aluplatte geklebt.

In welchem Abstand wurden die Stripes aufgeklebt?

Wenn (wie zu vermuten ist) so, dass sich quer zur Streifenrichtung auch 
eine LED-Dichte von 144/m ergibt, dann ist die Kühlung absolut 
unzureichend.

> Könnt ihr mir sagen ob das normal ist dass die Leds so heiß werden

Ja, bei derartig ungenügender Kühlung werden die ratzfatz viel zu heiss 
und gehen dann auch sehr schnell kaputt. Das ist normal.

Du brauchst bei dieser LED-Dichte auch bei günstigen Randbedingungen 
(senkrechte Anordnung und ringsum freie Lufzirkulation) allermindestens 
die vierfache Kühlfläche.

Sprich: Ein ebene Aluplatte tut's nicht annähernd, du hättest stark 
geripptes Kühlprofil nehmen müssen.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Boris schrieb:
> mit der Helligkeit "255" in weiß aufleuchten. Aluplatte kann
> man nach 10 Minuten nicht anfassen. Mit der Helligkeit "130" kann ich
> die Aluplatte nur 5 Sekunden anfassen.

70/80Watt hin o. her. Wie soll man das verstehen, sie werden bei weniger 
Leistung Heißer?


K. S. schrieb:
> - Mach erstmal Bilder vom Aufbau
> - Dann miss nach ob die Stromaufnahme realistisch ist, wenn das mehr als
> 1A pro Streifen sind hast du nen Fehler.
> - hast du ausreichend Kondensatoren and den LEDs (brauchten WS2812b
> nicht jeweils einen?) und an den Step down Modulen?

Dito und Ja es braucht jede ihren eigenen.

Autor: Gerald B. (gerald_b)
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18x24x3x0,012=15,552Ax5V=77,76W
und das auf einer Fläche von 100/144x18 bzw. 24 sind 12,5x16,66cm
Noch Fragen?
Statt der Aluplatte ein Kühlprofil und einen Lüfter dahinter.
Oder du nimmst deine Aluplatte und klebst die auf einen Blechkanister, 
den du mit Wasser füllst, wenn es lautlos sein soll ;-)

Autor: Boris (Gast)
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vorerst Danke für die schnelle Antwort.

Wie schon geschrieben nutze ich einen Arduino Nano mit FastLed 
Bibliothek, nur über einen Ausgang am Nano. Wird wohl PWM sein. Die 
Einstellungen bei FastLed sind ja Standard auf ws2812b eingestellt.

Autor: Boris (Gast)
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aluplatte ist 170*200*3 groß

Autor: Harald W. (wilhelms)
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c-hater schrieb:

> Sprich: Ein ebene Aluplatte tut's nicht annähernd, du hättest stark
> geripptes Kühlprofil nehmen müssen.

Vermutlich plus einen Ventilator.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Salami-Troll
Nicht mit mir. BB

Autor: Boris (Gast)
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Bei Helligkeit 255 kann ich die Platte nur kurz anfassen und bei 130 ist 
die schon bisschen kühler so daß ich die Platte nur für 10 Sekunden 
anfassen kann.

Autor: HildeK (Gast)
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Teo D. schrieb:
> Boris schrieb:
>> mit der Helligkeit "255" in weiß aufleuchten. Aluplatte kann
>> man nach 10 Minuten nicht anfassen. Mit der Helligkeit "130" kann ich
>> die Aluplatte nur 5 Sekunden anfassen.
>
> 70/80Watt hin o. her. Wie soll man das verstehen, sie werden bei weniger
> Leistung Heißer?

Das hast du falsch verstanden: mit "255" kann er sie nicht anfassen, 
mit "130" kann er sie für 5s anfassen. Passt zunächst schon.

Autor: Boris (Gast)
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Kondensator an jeder Led ist vorhanden. Am DCDC Converter sind am 
Eingang und Ausgang auch Kondensatoren vorhanden.

Autor: Thomas W. (goaty)
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Hab ich nicht gewusst, aber laut dieser Seite:

https://electronics.stackexchange.com/questions/33608/how-much-heat-do-power-leds-dissipate

muß man tatsächlich grob die gesamte elektrische Leistung ansetzen um 
die Verlustwärme abzuschätzen.

Ich dachte das Licht geht davon prozentual in irgendeiner relevanten 
Menge ab, aber das scheint nicht so zu sein.

Autor: c-hater (Gast)
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Thomas W. schrieb:

> Ich dachte das Licht geht davon prozentual in irgendeiner relevanten
> Menge ab, aber das scheint nicht so zu sein.

Doch, das ist schon so. Nur leider ist die Effizienz halt nicht so der 
Kracher. Grob über den Daumen kann man optimistische 15% Abstrahlung 
ansetzen.

Allerdings nicht, wenn dann wieder mattes Glas oder Acryl davor sitzt. 
Da werden dann auch wieder 25..60% der Abstrahlung zu Wärme verarbeitet 
bzw. in's Innere zurück reflektiert, um dann dort zu Wärme zu werden.

Dann kann man den Lichtfaktor in der Wärmebilanz wirklich der 
Einfachheit halber gleich ganz in den Skat drücken.

Autor: Boris (Gast)
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DanielF schrieb:
> Wie dicht sind die LEDs denn zusammen bzw. wie groß ist die
> Aluplatte?
>
> Wenn ich das so überschlage kommst du ja auch 1,8A pro DC/DC-Wandler.
> Also ca. 81W die in Wärme und Licht umgewandelt werden.
>
> Gruß
> Daniel

Nach links und rechts haben die LEDs 2mm Luft und nach oben und unten 
5mm.
Die Streifen sind horizontal angebracht.

Autor: Joachim B. (jar)
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Boris schrieb:
> - WS2812B V-4, 12mA pro Farbe (nicht 20mA)

OK ich rechnete mit 20mA

> 18 Streifen jeweils 24 LEDs mit Wärmeleitpads auf eine 3mm dicke
> Aluplatte geklebt.

also über 400 LEDs, meine verballern da schon über 100W bei voller 
Helligkeit du hast etwas mehr, aber nur fast halben Strom so um die 67W 
werden es aber sein

> Stromaufnahme passt auch.

schön das du sie nicht verräts, wieviel Leistung verbrätst du denn nun 
wirklich?

> Könnt ihr mir sagen ob das normal ist dass die Leds so heiß werden, oder
> mach ich da einen Fehler?

Autor: my2ct (Gast)
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Boris schrieb:
> Wie schon geschrieben nutze ich einen Arduino Nano mit FastLed
> Bibliothek, nur über einen Ausgang am Nano. Wird wohl PWM sein.

Denn sie wissen nicht, was sie tun.


Hast du dir schon mal die Mühe gemacht, im Datenblatt der WS2812b die 
Spezifikation für das vom µC zu liefernde Steuersignal anzugesehen?
Mit PWM wird das nichts. Das ist ein serielles Datenprotokoll. Wie 
wolltest du sonst die einzelnen LEDs in der Kette über einen Pin 
unterschiedlich steuern.

Autor: Joachim B. (jar)
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my2ct schrieb:
>
> Denn sie wissen nicht, was sie tun.

könnte man denken, aber bei dem Kauderwelsch blickt eh kaum einer 
durch.....

> Hast du dir schon mal die Mühe gemacht, im Datenblatt der WS2812b die
> Spezifikation für das vom µC zu liefernde Steuersignal anzugesehen?
> Mit PWM wird das nichts.

die WS2812B macht schon PWM

was der TO meint ist trotzdem unverständlich

Klar werden 67W wenn sie denn auf die Stripes gehen warm, wie weit die W 
auch wieder an die Umgebung abgegeben werden können bleibt nebulös

Autor: Boris (Gast)
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> schön das du sie nicht verräts, wieviel Leistung verbrätst du denn nun
> wirklich?

Auf der 20V Seite habe ich einen Strom von 4,8A bei 24*18=432 LEDs.
Die Stromaufnahme auf der 5V Seite werde ich heute Abend nochmal 
aufnehmen und berichten.

Autor: Boris (Gast)
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my2ct schrieb:
> Boris schrieb:
> Wie schon geschrieben nutze ich einen Arduino Nano mit FastLed
> Bibliothek, nur über einen Ausgang am Nano. Wird wohl PWM sein.
>
> Denn sie wissen nicht, was sie tun.
>
> Hast du dir schon mal die Mühe gemacht, im Datenblatt der WS2812b die
> Spezifikation für das vom µC zu liefernde Steuersignal anzugesehen? Mit
> PWM wird das nichts. Das ist ein serielles Datenprotokoll. Wie wolltest
> du sonst die einzelnen LEDs in der Kette über einen Pin unterschiedlich
> steuern.

Ja das stimmt ):

Autor: Boris (Gast)
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Boris schrieb:
> my2ct schrieb:
> Boris schrieb:
> Wie schon geschrieben nutze ich einen Arduino Nano mit FastLed
> Bibliothek, nur über einen Ausgang am Nano. Wird wohl PWM sein.
> Denn sie wissen nicht, was sie tun.
> Hast du dir schon mal die Mühe gemacht, im Datenblatt der WS2812b die
> Spezifikation für das vom µC zu liefernde Steuersignal anzugesehen? Mit
> PWM wird das nichts. Das ist ein serielles Datenprotokoll. Wie wolltest
> du sonst die einzelnen LEDs in der Kette über einen Pin unterschiedlich
> steuern.
>
> Ja das stimmt ):

Das ist ein serielles Datenprotokoll

Autor: Teo D. (teoderix)
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c-hater schrieb:
> Thomas W. schrieb:
>
>> Ich dachte das Licht geht davon prozentual in irgendeiner relevanten
>> Menge ab, aber das scheint nicht so zu sein.
>
> Doch, das ist schon so. Nur leider ist die Effizienz halt nicht so der
> Kracher. Grob über den Daumen kann man optimistische 15% Abstrahlung
> ansetzen.

Ob nun 15 o. 50%, ich rechne immer mit der vollen Gesamtleistung. 
Reserven sind immer gut und erhöhen bei LEDs die Lebensdauer deutlich.
Ich krich ja schon ne Krise bei ~80°C und bin erst zufrieden, wenn man 
den KK anfassen kann (~60°C). -> "Nach 10min. zu heiß für die Finger" 
könnte auch bedeuten "geht grad noch". Da sollte man dann, objektivere 
Messmethoden ins Auge fassen!

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Boris schrieb:
> aluplatte ist 170*200*3 groß
Zeig doch mal.
Hat die Kühlrippen auf der anderen Seite?

Boris schrieb:
> Auf der 20V Seite habe ich einen Strom von 4,8A
Sind somit 100W. Und jetzt halte mal einen 100W-Lötkolben an deine 
Aluplatte und prüfe, ob die ähnlich warm wird. Wird sie? Du hast das 
Problem gefunden.

Autor: Falk B. (falk)
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Lothar M. schrieb:

> Boris schrieb:
>> Auf der 20V Seite habe ich einen Strom von 4,8A
> Sind somit 100W. Und jetzt halte mal einen 100W-Lötkolben an deine
> Aluplatte und prüfe, ob die ähnlich warm wird. Wird sie? Du hast das
> Problem gefunden.

Das ist ja nun wirklich der unsinnigste Vergleich! Wie groß ist die 
Spitze eine 100W Lötkolbens und wie groß die Aluplatte?

Das war nix!

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk B. schrieb:
> Das ist ja nun wirklich der unsinnigste Vergleich!
Nein, es sind die selben Watt. Das ist der Witz an der Sache.

> Wie groß ist die Spitze eine 100W Lötkolbens und wie groß die Aluplatte?
Natürlich ist ein Lötkolben keine LED. Und natürlich sind die LEDs 
besser verteilt. Aber letztlich sind die einen 100W das selbe wie die 
anderen 100W. Und wer mal an einen 100W Lötkolben hingelangt hat, der 
weiß, wie heiß 100W werden können, wenn man sie ungünstig verteilt.

So wie da auch: da waren mal ein paar Burschen versammelt und haben ihre 
im jeweiligen KFZ installierten Lautsprecheranlagen vorgeführt. Einer 
hatte da "echte 5000 Watt" eingebaut. Ich habe ihm dann gefragt, ob ihm 
die dafür nötigen 7 PS beim Autobahnfahren nicht irgendwie fehlen 
würden. Da meinte er: "Das kann man ja wohl nicht so einfach umrechnen!"
Ja, so ist das...

> Das war nix!
Bring ein besseres Beispiel.

Autor: Falk B. (falk)
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Lothar M. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Das ist ja nun wirklich der unsinnigste Vergleich!
> Nein, es sind die selben Watt. Das ist der Witz an der Sache.

Kompletter Unfug! Die Temperatur eines Objekts bzw. hier Kühlkörpers 
entsteht aus dem Verhältnis von Wärmeleistung und Oberfläche! Und 
letztere ist um GRÖßENORDNUNGEN anders. Eben darum hat die Platte KEINE 
350°C sondern eher irgendwas um die 70-80°C. Immer noch viel, aber 
deutlich weniger.

>> Wie groß ist die Spitze eine 100W Lötkolbens und wie groß die Aluplatte?
> Natürlich ist ein Lötkolben keine LED. Und natürlich sind die LEDs
> besser verteilt. Aber letztlich sind die einen 100W das selbe wie die
> anderen 100W. Und wer mal an einen 100W Lötkolben hingelangt hat, der
> weiß, wie heiß 100W werden können, wenn man sie ungünstig verteilt.

Mann O Mann, das ist der dämlichste Vergleich aller Zeiten! Warum nicht 
gleich mit der Sonne vergleichen? Ist ja auch ganz schön heiß!

> So wie da auch: da waren mal ein paar Burschen versammelt und haben ihre
> im jeweiligen KFZ installierten Lautsprecheranlagen vorgeführt. Einer
> hatte da "echte 5000 Watt" eingebaut. Ich habe ihm dann gefragt, ob ihm
> die dafür nötigen 7 PS beim Autobahnfahren nicht irgendwie fehlen
> würden. Da meinte er: "Das kann man ja wohl nicht so einfach umrechnen!"
> Ja, so ist das...

Lenk nicht ab!

>> Das war nix!
> Bring ein besseres Beispiel.

Ist gar nicht nötig, der Op soll mal die Temperaturen MESSEN, anstatt zu 
fingern, ähh, schätzen.

Lieber kein Beispiel als ein total unbrauchbares!

Autor: Wolfgang (Gast)
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Joachim B. schrieb:
> Klar werden 67W wenn sie denn auf die Stripes gehen warm, wie weit die W
> auch wieder an die Umgebung abgegeben werden können bleibt nebulös

Für jemanden, der in Physik ein ganz klein wenig aufgepasst hat, ist die 
Antwort ganz einfach:
Natürlich wird die elektrisch zugeführte Leistung im stabilen Zustand, 
d.h. nach der Aufheizphase, wieder an die Umgebung abgegeben. Wo soll 
sie sonst hin?

Die Temperatur steigt so lange an, bis genau die zugeführten 67W (oder 
wieviel auch immer) abgegeben werden - nennt sich stationärer Zustand.

Autor: Johann J. (johannjohanson)
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Falk B. schrieb:
> Das ist ja nun wirklich der unsinnigste Vergleich! Wie groß ist die
> Spitze eine 100W Lötkolbens und wie groß die Aluplatte?

Du weißt genau, dass die Verteilung der 100W auf die Micky-Maus-Platte 
gemeint ist - oder? Irgendwie nicht der Falk den ich "kenne" ...

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk B. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Falk B. schrieb:
>>> Das ist ja nun wirklich der unsinnigste Vergleich!
>> Nein, es sind die selben Watt. Das ist der Witz an der Sache.
> Kompletter Unfug!
Wie jetzt? Gibt es also "LED-Watt" und "Lötkolben-Watt"? Aber seis 
drum...

> Lieber kein Beispiel als ein total unbrauchbares!
Ich finde es brauchbar, mal drauf hinzudeuten, dass die ganze Leistung 
von 100W, die da reingesteckt wird, auch wieder rausgekühlt werden muss.

Und ein flaches Alu-Blech mit 3mm Stärke hat einen Rth im Bereich um 
2..3K/W.
Ergo können die LEDs durchaus einiges heißer sein als die 80°C. Auch 
durchaus heißer als ihnen lieb ist.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Teo D. (teoderix)
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Ich hab mal was von "Wärmewiderstand" gelesen, ist echt empfehlenswert!

Wolfgang schrieb:
> Für jemanden, der in Physik ein ganz klein wenig aufgepasst hat, ist die
> Antwort ganz einfach:
> Natürlich wird die elektrisch zugeführte Leistung im stabilen Zustand,
> d.h. nach der Aufheizphase, wieder an die Umgebung abgegeben. Wo soll
> sie sonst hin?
>
> Die Temperatur steigt so lange an, bis genau die zugeführten 67W (oder
> wieviel auch immer) abgegeben werden - nennt sich stationärer Zustand.

Gilt das auch für Lötkolben.....

Autor: Joachim B. (jar)
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Wolfgang schrieb:
> Für jemanden, der in Physik ein ganz klein wenig aufgepasst hat, ist die
> Antwort ganz einfach:
> Natürlich wird die elektrisch zugeführte Leistung im stabilen Zustand,
> d.h. nach der Aufheizphase, wieder an die Umgebung abgegeben. Wo soll
> sie sonst hin?

hast du auch aufgepasst in Physik?

wenn der TO bei seinem Aufbau die 60W-100W nicht los wird ist es kein 
Wunder das er sich die Finger verbrennt.

> Die Temperatur steigt so lange an, bis genau die zugeführten 67W (oder
> wieviel auch immer) abgegeben werden - nennt sich stationärer Zustand.

eben drum, was wolltest du also wieder stänkern?

mir kam dein Nick doch gleich so bekannt vor!

Autor: Wolfgang (Gast)
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Joachim B. schrieb:
> wenn der TO bei seinem Aufbau die 60W-100W nicht los wird ist es kein
> Wunder das er sich die Finger verbrennt.

Sei sicher - er wird sene 60W-100W los. Der Physik ist es allerdings 
egal, bei welcher Temperatur seine Schmerzschwelle liegt ;-)

Autor: Boris (Gast)
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Hallo nochmal,

es geht um eine ganz normale Aluplatte/Alublech t=3mm. Ohne Rippen und 
nicht eloxiert.

Ich habe jetzt nochmal die Spannungen und die Ströme gemessen.

Bei 2 Strips = 48 Leds, die von einem DCDC Converter versorgt werden 
habe ich einen Strom von 1,8A und eine Spannung im Betrieb von 4,89V. Im 
Standby genau 5V. Also würde heißen 1,8A / 48Leds = 37,5mA pro Led bei 
der Farbe Weiß bei Helligkeit "255".

Die Daten aus dem Datenblatt und Messung passen.

Alle Strippaare nehmen den gleichen Strom auf +- 5mA und haben stabile 
4,89V-5V.

Die Sache ist auch die, dass die Leds an sich schon gut warm werden. Ich 
verbrenne mir da auch keine Finger. Ich habe leider kein Thermometer, wo 
ich punktuell an der Led messen kann. Nach meinem Empfinden würde ich 
sagen unter 50°C.

Doch was mir Sorgen macht ist die Aluplatte die richtig heiß wird und 
eventuell die Leds weiter aufheizt und die dadurch schneller defekt 
gehen.

Ich verstehe auch, dass so viele Leds auf einer kleinen Fläche den 
Kühlkörper schneller aufheizen als die 5m Strips die in die Länge 
gezogen verbaut werden.

Ich möchte die Platte ungern mit Lüfter abkühlen. Würde schon gerne bei 
der passiv Kühlung bleiben.


Ist es egal ob die Aluplatte sich aufheizt solange sich die Leds gut 
anfassen lassen?


Grüße

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Boris schrieb:
> Doch was mir Sorgen macht ist die Aluplatte die richtig heiß wird und
> eventuell die Leds weiter aufheizt und die dadurch schneller defekt
> gehen.
Denk mal drüber nach: was heizt die Aluplatte auf, wenn nicht die LEDs?

Boris schrieb:
> Ist es egal ob die Aluplatte sich aufheizt solange sich die Leds gut
> anfassen lassen?
Die LEDs sind nach vorne mit dem Plastikgehäuse thermisch isoliert. 
Interessant für die LED ist das, was der LED-Chip macht, dessen Wärme 
nach hinten zur Kühlplatte abgeführt wird. Wenn der Chip zu heiß wird, 
dann ist es bald fine mit der LED.

Du musst also an der heißesten Stelle messen, um die 
LED-Chip-Temperatur, um die es hier in der Diskussion geht, feststellen 
zu können. Irgendwelche andere niedrigere Temperaturen an der LED sind 
völlig uninteressant.

Boris schrieb:
> Die Daten aus dem Datenblatt und Messung passen.
Nett, dass wenigstens du das Datenblatt zur Hand hast.

Also gut, nehmen wir mal die relevanten Werte, die wir aus den unnötigen 
Informationen herausfiltern:
> 37,5mA pro Led
Boris schrieb:
> 18 Streifen jeweils 24 LEDs
18*24 = 432
432*37,5mA = 16,2A
Verlustleistung insgesamt bei vollem weiß = 16,2A*4,89V = 80W

Das Blech hat einen Wärmewiderstand Rth von (optimistisch) 2K/W, womit 
der LED-Chip dann "Umgebungstemperatur+80W*2K/W" = 20°C+160K = ca. 180°C 
warm ist. Und selbst wenn du mit einem Lüfter den Rth auf 1K/W herunter 
bekommst, wird der LED-Chip immer noch gut 100°C heiß. Zu heiß...

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Falk B. (falk)
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Boris schrieb:
> Ich möchte die Platte ungern mit Lüfter abkühlen. Würde schon gerne bei
> der passiv Kühlung bleiben.

Dann brauchst du mindestens Kühlrippen. Mit etwas Glück und senkrechter 
Einbaulage reicht die natürliche Luftströmung (aka. Konvektion).

Ebay-Artikel Nr. 311737792548

Gibt es auch DEUTLICH größer.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Boris schrieb:
> Die Sache ist auch die, dass die Leds an sich schon gut warm werden. Ich
> verbrenne mir da auch keine Finger. Ich habe leider kein Thermometer, wo
> ich punktuell an der Led messen kann. Nach meinem Empfinden würde ich
> sagen unter 50°C.
>
> Doch was mir Sorgen macht ist die Aluplatte die richtig heiß wird und
> eventuell die Leds weiter aufheizt und die dadurch schneller defekt
> gehen.

Nein, das liegt an der Wärmeleitfähigkeit der Materialien. 70°C Plastik 
-> OK, mach ich stundenlang. Metall -> 10s Brandblasen! Du müsstest 
Finger mit Erfahrung besitzen, damit du das einigermaßen abschätzen 
kannst. :/

Meine Magischekugel (sehr alt und trübe) sagt, könnt grad noch gehen... 
lieber noch was für die Kühlung tun. Soll ja auch schon mal in unseren 
Breitengraden >40°C werden.

Autor: Falk B. (falk)
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Lothar M. schrieb:
> Du musst also an der heißesten Stelle messen, um die
> LED-Chip-Temperatur, um die es hier in der Diskussion geht, feststellen
> zu können.

Das ist gar nicht soooo einfach, wenn man es WIRKLICH gescheit messen 
will.

Beitrag "Re: 2-Watt-LED ohne Kühlung, geht das?"

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk B. schrieb:
> Das ist gar nicht soooo einfach, wenn man es WIRKLICH gescheit messen will.
Falk, ich hatte nirgends geschrieben, dass das irgendwie einfach wäre.
Aber wir wissen ja noch nicht mal annähernd mit Zahlen, wie heiß die 
heißeste messbare Stelle in dem ganzen Gebastel überhaupt wird.

Falk B. schrieb:
> Mit etwas Glück und senkrechter Einbaulage reicht die natürliche
> Luftströmung (aka. Konvektion).
> Ebay-Artikel Nr. 311737792548
Der Rth von dem ist mit mindestens 1,15K/W ohne forcierte Kühlung 
eigentlich auch schon zu groß.

> Mit etwas Glück
... kann man das auch berechnen.
Das wäre mein Ansatz.
Und wenn die LEDs dann tatsächlich zu kühl wären (oder der Kühlkörper zu 
teuer), würde ich den nächst kleineren Kühlkörper nehmen.

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Autor: Wolfgang (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Das Blech hat einen Wärmewiderstand Rth von (optimistisch) 2K/W ...

Woher willst du den Wärmewiderstand des Bleches in dem Aufbau wissen, 
ohne Einbaulage und Anströmung zu kennen?

Die hübschen Daten gelten immer nur unter ganz bestimmten Bedingungen.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Wolfgang schrieb:
> Woher willst du den Wärmewiderstand des Bleches in dem Aufbau wissen,
> ohne Einbaulage und Anströmung zu kennen?
Ich hatte extra eine extrem optimistische Annahme anhand der gelieferten 
Beschreibung getroffen und komme sogar mit den günstigsten 
anzunehmenden Werten zum Ergenbnis, dass die LEDs zu heiß werden.
Bei realistischen Werten (kein Lüfter, kaum Konvektion, ...) wird das 
nur noch schlechter.

> Die hübschen Daten gelten immer nur unter ganz bestimmten Bedingungen.
Ich weiß das. Und die von mir berechneten Daten sind eben nicht "hübsch" 
für die Anwendung. Und der TO erkennt das anhand der zu heißen LEDs.

BTW: bitte die Regel "nur 1 Nutzername pro Thread" einhalten.
Siehe Nutzungsbedingungen

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Autor: Boris (Gast)
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Also ist meine Elektronik laut Messung soweit ok. Richtig?

WS2812B 5050 Chip LEDs werden warm und geben die Wärme nach hinten ab. 
Das ist Fakt! Richtig?

Die Wärmeleitpads übertragen die Wärme an die Aluplatte, deswegen wird 
die heiß. Meine Wärmeübertragung funktioniert. Richtig?

Mein Problem ist einfach die Pixeldichte. Die Wärme bei 432 Leds auf 
einer Fläche von 200*170 staut sich halt mehr. Ein Strip 3m lang mit 432 
LEDs hat eine bessere Luftzirkulation. Richtig?

Die LEDs verbrauchen 80W, also muss ich grob gesagt auch ein Kühlkörper 
wählen der 80W abführt. Richtig?

Gruß

Autor: Falk B. (falk)
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Boris schrieb:
> Also ist meine Elektronik laut Messung soweit ok. Richtig?
>
> WS2812B 5050 Chip LEDs werden warm und geben die Wärme nach hinten ab.
> Das ist Fakt! Richtig?
>
> Die Wärmeleitpads übertragen die Wärme an die Aluplatte, deswegen wird
> die heiß. Meine Wärmeübertragung funktioniert. Richtig?
>
> Mein Problem ist einfach die Pixeldichte. Die Wärme bei 432 Leds auf
> einer Fläche von 200*170 staut sich halt mehr. Ein Strip 3m lang mit 432
> LEDs hat eine bessere Luftzirkulation. Richtig?

Alles richtig.

> Die LEDs verbrauchen 80W, also muss ich grob gesagt auch ein Kühlkörper
> wählen der 80W abführt. Richtig?

Fast. Du brauchst einen Kühlkörper, der 80W abführen kann und dabei eine 
bestimmte Temperatur nicht überschreitet. Sprich, der Wärmewiderstand 
muss ausreichend klein sein. Denn jeder Kühlkörper kann 80W abführen, 
auch die Lötkolbenspitze von Lothar, aber je nach Wärmewiderstand wird 
die Temperatur anders sein, bisweilen SEHR hoch.

Ich würde mal anpeilen, die LEDs auf maximal 70°C Chiptemperatur laufen 
zu lassen. Das bedeutet vielleicht um die 50-60°C Kühlkörpertemperatur.

Autor: Joachim B. (jar)
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Falk B. schrieb:
> Du brauchst einen Kühlkörper, der 80W abführen kann und dabei eine
> bestimmte Temperatur nicht überschreitet

er sollte sich mal bei CPU Kühler umsehen, optimal alte Kühler für TDP 
oder TPD 115W mit 120mm - 150mm Lüfter an KK mit Heatpipe


z.B.
https://www.notebooksbilliger.de/be+quiet+shadow+rock+2+cpu+kuehler

Autor: c-hater (Gast)
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Falk B. schrieb:

> Ich würde mal anpeilen, die LEDs auf maximal 70°C Chiptemperatur laufen
> zu lassen. Das bedeutet vielleicht um die 50-60°C Kühlkörpertemperatur.

Das sind meiner Meinung und Erfahrung nach realistische Richtwerte, die 
eine hinreichend gute Abschätzung bezüglich des benötigten Kühlkörpers 
erlauben.

Autor: Falk B. (falk)
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Joachim B. schrieb:
> er sollte sich mal bei CPU Kühler umsehen, optimal alte Kühler für TDP
> oder TPD 115W mit 120mm - 150mm Lüfter an KK mit Heatpipe

Nö, denn eine CPU ist was anderes als eine Fläche von 200mm x 170mm, 
welche gleichmäßig erwärmt wird. Bei der CPU ist die Wärmequelle kaum 
1x1cm groß, dort muss die Wärme mittels Kupferkern erstmal möglichst 
schnell und "niederohmig" auf den größeren Alukühlkörper verteilt 
werden. Der wird dann vom Lüfter angeblasen. Außerdem möchte der OP 
Passivkühlung.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Falk B. schrieb:
> Nö, denn eine CPU ist was anderes als eine Fläche von 200mm x 170mm,
> welche gleichmäßig erwärmt wird.

https://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/1898612/

Als Alternative gehen mir grad zusammen getackerte U-Profile durch den 
Kopf!? (nein MIR tut sowas nicht weh!)

Autor: Falk B. (falk)
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Autor: Boris (Gast)
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Teo D. schrieb:
> Falk B. schrieb:
> Nö, denn eine CPU ist was anderes als eine Fläche von 200mm x 170mm,
> welche gleichmäßig erwärmt wird.
>
> https://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/1898612/
>
> Als Alternative gehen mir grad zusammen getackerte U-Profile durch den
> Kopf!? (nein MIR tut sowas nicht weh!)

Sowas könnte ich mit meiner Fräse auch herstellen (:

Autor: c-hater (Gast)
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Boris schrieb:

> Sowas könnte ich mit meiner Fräse auch herstellen (:

Es hat schon seinen Grund, dass sowas normalerweise nicht gefräst wird. 
Wenn du den ersten KK fertig gefräst hast, kennst du den Grund dann 
ebenfalls...

Autor: Joachim B. (jar)
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Falk B. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> https://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/1898612/
>
> Genau sowas braucht der OP!

ach was, da du ja bei meinen Post immer was anzumerken hast, manchmal 
berechtigt darf ich nun auch mal!

0.7K/W, 200mm x 200mm

1. 0,7K/W bedeutet bei seinen bis zu 100W 70 K Temperaturerhöhung, da 
sind wir schon bei nicht mal so heißen Sommer über 100°C, ob das gut für 
die LEDs ist?

2. also 200mm x 200mm KK unter 170mm x 200mm Platte schrauben, könnte 
eine Herausforderung werden

Boris schrieb:
> aluplatte ist 170*200*3 groß

Falk B. schrieb:
> Nö, denn eine CPU ist was anderes als eine Fläche von 200mm x 170mm,
> welche gleichmäßig erwärmt wird.

ach was, du bist ja heute wieder schlau und deswegen soll der CPU Kühler 
nicht funktionieren?
Das beweise mal.

> Bei der CPU ist die Wärmequelle kaum
> 1x1cm groß, dort muss die Wärme mittels Kupferkern erstmal möglichst
> schnell und "niederohmig" auf den größeren Alukühlkörper verteilt
> werden. Der wird dann vom Lüfter angeblasen. Außerdem möchte der OP
> Passivkühlung.

Dieser CPU Kühlkörper dürfte auch ohne Lüfter dank der Heatpipe mehr 
Temperatur wegbringen als der oben genannte!

Autor: Boris (Gast)
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Interessant ist auch, dass bei solchen Teilen bestimmt auch Temperatur 
Probleme geben wird, aber nicht drauf hingewiesen wird: Longruner 
WS2812B LED Strip Panel Kit Matrix 8x32 256 Pixel Digitales Flexibles 
Integriertes WS2812B IC LED Licht mit Voller Traumfarbenbeleuchtung DC5V 
LWS03 
https://www.amazon.de/dp/B07KT1H481/ref=cm_sw_r_cp_apa_i_v2cvDbVFQSYT6

Autor: Joachim B. (jar)
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Boris schrieb:
> Interessant ist auch, dass bei solchen Teilen bestimmt auch Temperatur
> Probleme geben wird, aber nicht drauf hingewiesen wird: Longruner
> WS2812B LED Strip Panel Kit Matrix 8x32 256 Pixel Digitales Flexibles
> Integriertes WS2812B IC LED

hier habe ich 256 LEDs auf einer Alu-LEITER-platte genauer 2x 128 auf 2 
Platten,
Beitrag "Re: Minutengenaue 24 Stunden-Wortuhr - wer will mitbauen?"

aber die Abstände sind groß, die Platte wird kaum warm, aber ich habe 
noch kein passende Netzteil um die 256 LEDs volle Power zu betreiben 
15,4A x 5V = 77W.

Gedimmt auf max. 128 je Kanal immer noch sehr hell, blendet schon um 10A 
an 5V.

Die Wärme geht weg.

: Bearbeitet durch User
Autor: Teo D. (teoderix)
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Boris schrieb:
> Interessant ist auch, dass bei solchen Teilen bestimmt auch Temperatur
> Probleme geben wird, aber nicht drauf hingewiesen wird:

Ach, da muss man doch schon froh sein, das sie die Abblockkondensatoren 
nicht IN die Datenleitaug gepackt haben. :)

Autor: Falk B. (falk)
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Joachim B. schrieb:

>ach was, da du ja bei meinen Post immer was anzumerken hast, manchmal
>berechtigt darf ich nun auch mal!

>0.7K/W, 200mm x 200mm

Wirklich soo viel? Hmmm.

>1. 0,7K/W bedeutet bei seinen bis zu 100W 70 K Temperaturerhöhung,

Du beschei0t schon wieder! Es stehen 70W Verlustleistung zur Debatte!

> da
>sind wir schon bei nicht mal so heißen Sommer über 100°C, ob das gut für
>die LEDs ist?

Bla. Ob der Kühlkörper real ausreicht wissen wir nicht, das kann man 
sinnvollerweise nur testen. Er ist aber DEUTLICH besser als eine 
einfache 3mm Aluplatte!

> Dieser CPU Kühlkörper dürfte auch ohne Lüfter dank der Heatpipe mehr
> Temperatur wegbringen als der oben genannte!

[ ] Du hast verstanden, wie eine Heatpipe funktioniert.

https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper#Heat_pipe

Autor: Joachim B. (jar)
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Falk B. schrieb:

[X] Du hast verstanden, wie eine Heatpipe funktioniert.

ja

"denn die Seite, auf der das Wärmetransportmedium wieder kondensiert, 
muss auch wieder klassisch gekühlt werden"

aus deinem Link

[ ] Ist die Oberfläche beim CPU Kühler auch ohne Lüfter größer als beim 
gezeigten Fischer KK?

:P

[ ] Wird die Wärme aus seiner Grundplatte auch aus 3cm x 3cm 
abtransportiert?

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