Hallo Leute, ich bin dabei einen Laser zum Gravieren und Cutten aufzubauen. Es geht um einen Diodenlaser mit 445nm. Dieser ist in einem TO9 Gehäuse untergebracht. Dieses wird in einen Alublock mit 80x50x20mm untergebracht. Der laser generiert ca. 15W Verlustleistung. Ich möchte diesen auf ca. 20°C (10°C wären ideal) halten. Umgebungstemperatur 20° bis 30°C (Winter Sommer). Der Plan ist auf den Alublock einen Kühlkörper mit Lüfter (alter AMD CPU Kühler) anzubringen. Um die Kühlleistung zu verbessern bin ich am Überlegen dazwischen ein Peltier Element (40W max) zu platzieren. Jetzt stellt sich mir die Frage ob ich mit dem Peltierelement eine bessere Kühlung erreiche? Mir fehlt hier etwas die Erfahrung. Hätte ich die Sachen hier würde ich es ausmessen. Vielleicht habe jemand ähnliche Projekte realisiert und kann mir seine Erfahrungen mitteilen. Mir ist klar, dass ich mit dem Kühler und Lüfter alleine nur auf eine Mindesttemperatur die der Raumtemperatur entspricht komme. Danke und Gruß
Georg X. schrieb: > (10°C wären ideal) Denk an Kondenswasser! Und zur Wärmetransportleistung des Pelztiers steht alles im Datenblatt.
Vergiss es..... Vor allem nur mit einem PC Lüfter hast du keine Chance.
Es gibt doch zwischenzeitlich für kleines Geld solche "All-in-one" CPU-Wasserkühler (geschlossenes System ohne das übliche Gefummel mit Pupmpe, Schläuchen und Ausgleichsbehälter). Beispiel: Corsair Hydro. Vielleicht wäre sowas auch eine Option.
Definiere, Kühlleistung verbessern. Das Pelztier erzeugt selber jede Menge Abwärme und hat einen sehr bescheidenen Wirkungsgrad. Heißt also, dass du dann nicht nur die 15W sondern dazu noch ein Mehrfaches des Pelztieres wegkühlen müsstest. So auf die Schnelle geschätzt über 100W Heizleistung gesamt, wenn das überhaupt funktionieren soll, was mit einem 40W Pelztier sowieso unmöglich wäre. Wenn der CPU Kühler das nicht schafft, dann hast du am Ende an der Diode sogar noch höhere Temperaturen.
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Bearbeitet durch User
Bei Peltier einfach bedenken, dass deren Kuehlwirkungsgrad im guten Fall um die 30% betraegt, du also das Vierfache an Waerme abfuehren musst. Im schlechten Fall weniger Plus.. ein Peltier mit einer Kuehlleistung 40W macht diese per Spezifikation bei Delta-T von Null. Falls du von 20 Grad auf 10 Grad herunterkuehlen willst, also Delta-T von 10 Grad, ist die Leistung kleiner. Plus .. das maximale Delta-T, zB 67Grad, ist bei der Waermemenge von Null. Also Wirkungsgrad von Null. Also das Datenblatt genau lesen.
Wenn man bei einem Peltier-Element 10W an Kühlleistung haben möchte, dann muss man in Summe 100W an Leistung dort rein stecken. Bei 15W Verlustleistung würde man also 150W an Leistung reinstecken. So ein normaler Kühlschrank braucht hingegen um 15W wegzukühlen nur 5W an Leistung, ist also viel effizienter. Ich würde initial eine Wasserkühlung vorschlagen und dieses Wasser kann man ja dann entweder mit Peliterelementen oder mit Hilfe einer Wärmepumpe runter kühlen. Man könnte vielleicht die Kühllamellen eines Luftentfeuchters an einen Alublock befestigen, alles gut isolieren, gegen eindringende Feuchtigkeit schützen und dann damit das Wasser der Wasserkühlung runter kühlen. Eine kleine, günstige Wärmepumpe habe ich nicht gefunden. Es gibt vielleicht kleine mobile Kühlschränke mit ganz kleinen Wärmepumpen.
Hi Leute, danke für die zahlreichen Antworten. - Kondenswasser könnte entstehen. Dass ist richtig. Ev. muss ich noch eine Regelung verbauen damit die Temperatur über dem Taupunkt liegt. - Benötigte Leistung: Welches Peltierelement ich verwende, ist nicht fix. Im Moment habe ich mir mal die günstigen TEC1-12706 bestellt. Mit 12V DC Versorgung sollte ich bei ca. den oben genannten 40W landen. Die Rechnung mit Delta-T ist mir noch nicht ganz klar. Nehmen wir an ich möchte an der Diode die 15W abführen und auf 20°C (bei 30°C Raumtemperatur kommen). Somit muss der Kühlkörper ja die 15W + Wärmeleistung des Peltier abführen können. Wie komme ich auf die Leistung des Peltiers. Aus den Diagrammen im Datenblatt werde ich noch nicht schlau. Danke.
Georg X. schrieb: > Ev. muss ich noch eine Regelung verbauen damit die Temperatur über dem > Taupunkt liegt. Also entweder die 20°C sind wichtig, (aber was tust du dann, wenn sie Luftfeuchtigkeit es nicht zulässt?) ..oder es geht auch bei etwas höherer Betriebstemperatur, dann kannst du dir die Peltiers auch sparen. Georg X. schrieb: > 20°C (bei 30°C Raumtemperatur kommen). Raumtemperatur ist uninteressant, die Frage ist auf welche Temperatur du dein Peltier auf der Warmseite kühlen kannst. Auch wirst du < 20°C auf der Kaltseite brauchen, damit der Laser bei 20°C läuft.
Wie gesagt, die 40W sind fuer Delta-T gleich Null. Guck : https://peltiermodules.com/peltier.datasheet/TEC1-12706.pdf Seite 2. Bei 25Grad. Links 14.4V 4.5A. Gibt bei DeltaT=0 50W, bei DetaT=20 noch 35W. Was nun noch fehlt ist die Eigenleitung. Denn sonst wuerd's ja immer Kuehlen. Du wirst feststellen, dass die heisse Seite sehr schnell sehr heiss wird, und du die Waerme nicht wegbringst
Als Hinweis - Jenoptik macht das bei 20-40w Laserdioden - Modulen. Habe so einen blauen Alubrocken als Pumplaser in meinem Laserbschrifter. Der sitzt dann aber auch aufgeschraubt auf so einem ca 15cm x 15cm breitem und 25cm langem innendurchströmten Kühlkanalprofil. Bei dem Laser ist das ganz interessant gelöst : der YAG Laserkristall und der Güteschalter im Laserkopf (die Pumpdiode ist ja abgesetzt) werden über Pelztierelemente gekühlt bzw. Temperiert und nach Aussen ähnlich einem PC Kühler entwärmt. Kann ich bei Interesse Mal ein paar Photos von einstellen, ich habe hier einen Ersatz Laserkopf herumliegen. VG. Maik
Mike J. schrieb: > Es gibt vielleicht kleine mobile Kühlschränke mit ganz kleinen > Wärmepumpen. Die arbeiten m.W. alle mit Peltier.
Harald W. schrieb: > Mike J. schrieb: > >> Es gibt vielleicht kleine mobile Kühlschränke mit ganz kleinen >> Wärmepumpen. > > Die arbeiten m.W. alle mit Peltier. Nö, da gibts schon welche mit Kältemaschine, sind aber recht teuer.
Harald W. schrieb: > Mike J. schrieb: > > Es gibt vielleicht kleine mobile Kühlschränke mit ganz kleinen > Wärmepumpen. > > Die arbeiten m.W. alle mit Peltier. Das hängt jetzt davon ab, was man unter "klein" versteht.
Georg X. schrieb: > Jetzt stellt sich mir die Frage ob ich mit dem Peltierelement eine > bessere Kühlung erreiche? Besser als was? Wenn du unter die Umgebungstemperatur kommen willst, musst du auf irgendeine Weise aktiv pumpen. Und denke an Kondenswasser, sonst ist an Tagen mit mehr als 50% relativer Feucht nix mit Laserschneiden.
Wolfgang schrieb: > sonst ist an > Tagen mit mehr als 50% relativer Feucht nix mit Laserschneiden. Ist das Innere von Peltierelementen nicht mit Silikon gefüllt? Wenn nicht, dann kann man selbst eine Versiegelung der stromführenden Teile durchführen.
Mike J. schrieb: > Wenn nicht, dann kann man selbst eine Versiegelung der stromführenden > Teile durchführen. Könnte am Laser selbst je nach Bauform schwierig werden. Die Optik darf ja auch nicht beschlagen und die ist doch oft thermisch recht gut gekoppelt.
mech schrieb: > Die Optik darf > ja auch nicht beschlagen und die ist doch oft thermisch recht gut > gekoppelt. Wie machen es denn die Profis? Bei der Bahn habe ich mal so einen Laser-Plotter gesehen der Dichtungen und auch 5mm Stahlplatten geschnitten hat, bei dem Ding hatten sie scheinbar die Kühlung nicht so sehr im Auge und daher wurde der Strahl nach ein paar Schnitten immer schwächer, so er langsamer über die Stellen rüber gefahren ist und damit länger auf einer Stelle blieb. Als Resultat gab es dann keine glatten Kanten mehr, sondern eher abgeschrägte, ründliche Kanten wo man gesehen hat dass das Metall dort geschmolzen ist. Man könnte ein Gehäuse bauen welches dicht ist und keine Luft rein lässt. Die Optik könnte man bei Bedarf mit einer kleinen Ringheizung erwärmen. Zum Druckausgleich würde ich einen flexiblen Bereich erschaffen mit dessen Hilfe sich die Luft im Inneren ausdehnen und zusammenziehen kann ohne dass die Luft von Außen in das Innere gelangt. (Quasi: ein Loch ins Gehäuse und dahinter wird so etwas wie ein Luftballon angebracht ... wie bei einem Druckausgleichsbehälter für Wasserleitungen) Innen könnte man dann noch so ein Silicagel-Säckchen rein legen. Das ist aber bestimmt viel zu aufwendig gedacht, bei den Laserplottern die es zu kaufen gibt, da wurde das meiner Ansicht nach sehr einfach gelöst. Die werden wohl nur den Laser, einen normalen Kühler und einen Lüfter verwenden. Vielleicht auch ein Peltierelement dazwischen und dann ist die niedrigste Temperatur dort eher um die 30°C.
Mike J. schrieb: > Wie machen es denn die Profis? Keine Ahnung, bin leider keiner. In dem Leistungsbereich kenne ich nur CO2-Laser, die muss man definitiv nicht so kalt betreiben. Da hat das Kühlwasser schonmal um die 30-35°C, da beschlägt nix.
Mike J. schrieb: > Wie machen es denn die Profis? Die packen den kalten Teil in eine luftdichte Kammer, die evtl. mit Schutzgas gefüllt ist und in der, zum Absenken der Restfeuchte, Trockenmittel mit drin ist.
Georg X. schrieb: > Der laser generiert ca. 15W Verlustleistung. Ich möchte diesen auf ca. > 20°C (10°C wären ideal) halten. Umgebungstemperatur 20° bis 30°C (Winter > Sommer). Also ich schaffe das mit einer vernünftigen Wasserkühlung bei mir am PC. Nur hab ich etwas mehr verlustleistung wegzukühlen und bin bei den Temperaturen nach oben hin etwas flexibler. Aber zwischen 38 und 48 Grad schaffe ich meinen i5 nie. Du könntest da schon eher an deine Wünsche herankommen.
Hi, @basteling Maik: bitte ein paar Fotos einstellen. Das wäre sehr hilfreich. So langsam verstehe ich das Datenblatt auch. Wenn ich es schaffe die warme Seite auf Lufttemperatur zu halten 30° und die kalte Seite auf 20°C halten möchte => Delta T 10°C. Wäre ich bei ca. 30W. Ich denke das werde ich einfach mal testen müssen sobald die Teile da sind. Eventuell wäre es vielleicht auch sinnvoll zwei in Reihe zu schalten. Diese dann nebeneinander zu setzen. Natürlich könnte ich auch ohne Peltier auskommen. Im Sommer wird es aber dann schon kritisch. Wenn ich eine Lufttemperatur von 30°C habe. Die Diode darf 30°C nicht überschreiten. Gruß.
Bei stehenden Geräten kann man auch Leitungswasser zum Kühlen nehmen, bei beweglichen über Gartenschlauch. Das macht man bei einer Destillation auch so. Ohne Pelztier.
Hi Ab 30grad sinkt die Lebensdauer. Über 40Grad wird die Diode zerstört. Steht im Datenblatt. Gruß
https://www.fiberlabs.co.jp/wp/wp-content/uploads/2018/10/WSLB-445-010-H-T.pdf Das wär vielleicht eine gute Referenz, was die Leistung und Größe der TEC-Elemente angeht.
Georg X. schrieb: > Wenn ich es schaffe die > warme Seite auf Lufttemperatur zu halten 30° Wirst du nicht schaffen, ohne Temperaturdifferenz auch kein Wärmestrom.
Der Wirkungsgrad (besser Leistungszahl) von Peltier elementen hängt stark von der Temperaturdifferenz ab. Bei relativ kleiner Temperaturdifferenz ist der Wirkungsgrad ggf. gar nicht mehr so schlecht. Man muss dann aber das Element relativ groß auslegen und vergleichsweise wenig Strom betreiben. Soweit ich mich erinnere geht der Strom für den besten Wirkungsgrad etwa proportional zur Temperaturdifferenz runter. Für 10 Grad Differenz wäre dass etwa 1/5 des Nennstromes und entsprechend auch weniger Leistung (ca. 1/3). Das 40 W Peltier-element ist also ggf. gar nicht so schlecht um 15 W an Wärme abzuführen. Der Kühlkörper auf der Luftseite sollte trotzdem groß sein und eine kräftigen Lüfter haben. Ein richtig großer CPU Kühler (etwa für 200 W TDP) könnte reichen. Unter Raumtemperatur zu kühlen wird trickreich. Da dann ggf. eine Klimaanlage für den Raum.
Mal ne übliche Diode: https://www.thorlabs.de/drawings/55054022b5b8dd89-E735DDF4-E497-99A8-B84E0D1F7FFA50B5/L450G1-SpecSheet.pdf Case Temperatur bis 85°C. Vielleicht ist Deine Diode einfach Müll.
mech schrieb: > Das wär vielleicht eine gute Referenz, was die Leistung und Größe der > TEC-Elemente angeht. Naja, das Ding zieht aber gemütliche 45 Watt, und nicht 15 W wie das vom TE.
Jemin K. schrieb: > Naja, das Ding zieht aber gemütliche 45 Watt, und nicht 15 W wie das vom > TE. Keine Ahnung wie du auf 45W kommst. Leistungsaufnahme sind ca. 55W, das bedeutet Pi*Daumen 35W Abwärme. So oder so, selbe Größenordnung, nah genug dran um sich dran zu orientieren.
Wie machen es die Profis ? Die Heizen, resp stabilisieren die Laserdiode auf ueber der Raumtemperatur, zB auf 35 Grad.
Hi, es handelt sich um eine Nichia nubm08 Laser-Diode. Um die Lebensdauer >10000h, bei voller optischer Leistung von über 4W, zu erreichen sollte diese bei 25°C bleiben. Außerdem sollte ein Dauerbetrieb von bis zu 10h möglich sein. Ich sehe schon. Ich brauche noch einen guten StepUp um die richtige Spannung zu ermitteln. Danke an alle für die hilfreichen Infos.
Georg X. schrieb: > Hi, > > es handelt sich um eine Nichia nubm08 Laser-Diode. > Um die Lebensdauer >10000h, bei voller optischer Leistung von über 4W, > zu erreichen sollte diese bei 25°C bleiben. > Außerdem sollte ein Dauerbetrieb von bis zu 10h möglich sein. > > Ich sehe schon. Ich brauche noch einen guten StepUp um die richtige > Spannung zu ermitteln. > > Danke an alle für die hilfreichen Infos. Du solltest ev. eine Wasserkühlung in Betracht ziehen. Peltiekühlung ist nicht sinnvoll.
Alter! Mach mich nicht alle! Du zeigst hier das typische Verhalten von Leuten, die mit Laserdioden basteln: Du scheinst nicht die geringste Ahnung zu haben, was Du da tust, hantierst aber mit einem Laser, der Dir locker die Bude abbrennt und Dich schon von den Reflektionen erblinden lässt. Die Diode, die Du hast wurde in irgendeinem chinesischen Hinterhof aus einer Laserdiodenbank gebrochen. Die Artikelnummer bezieht sich nämlich auf die Bank, nicht irgendeine Diode. Damit kannst du das mit der Lebensdauer eh vergessen, da die bisher nämlich garantiert nicht mit 25 Grad Case Temperatur betrieben wurde, sondern eher mit 70, so wie auch die Daten im Datenblatt für die Lebensdauer angegeben sind. Wie lange das Ding nun lief und wieviel Schaden beim Rausbrechen passiert sind sind völlig unklar. Das Ding kostet 40 Euro, es wäre völlig bekloppt für eine gebrauchte Laserdiode mit dem Preis eine Kühllösung für Dutzende Euro zu bauen, die mit einem Haufen Problemen kommt. Und nun zu den 25 Grad. Da geht es um die Temperatur der Laserbank, nicht der Diode. Und bei genauem Lesen hättest Du gesehen, dass das 32 Grad Laserdiodentemperatur entspricht. Und da sind wir ganz nah an den 35 Grad, die oft in kommerziellen Lasern gehalten werden. Dort macht man das aber selten aufgrund der Lebensdauer, sondern um die Wellenlänge und die Moden zu stabilisieren. Du kannst die Diode einfach in einem Alublock pressen und den gut mit einem Lüfter kühlen. Das reicht völlig. Und wenn du es komplett übertreiben willst, dann nimm eine CPU Wasserkühlung. Aber Deinen Augen zuliebe hoffe ich, dass du die Diode beim verbauen durch einen ESD killst.
Eine geeignete und aus verlässlicher Quelle beschaffte Laserschutzbrille kostet zwar das 5 - 10 Fache der Diode, ist aber ein absolutes Muss. Desweiteren auch ein Sicherstellen, das keine Reflexionen durchs Fenster Nachbarn und Passanten sowie zufällig in den Raum kommende erblinden. Laserlabore haben keine Fenster. Im Zweifelsfall alles in einen kleinen Rittal Stahlschaltschrank für 100 Euronen einhausen, mit sicherem und redundanten Türschalter. Hat zwar keine richtige Gefährdungsbeurteilung hinter sich, ist aber bestimmt schonmal besser als dieses chinesische Plexiglasgelumpe.
Hi, 1. ja die Diode ist aus einer Bank 2. ja die könnte beim Auslöten beschädigt werden 3. Es ist nicht mein erster Laser (der stärkste den ich grad habe hat 1,5W optische Leistung) 4. Schutzausrüstung ist vorhanden Dennoch danke für die anderen hilfreichen Infos. Mit Tb 32°C hast du recht. Ich hätte es dennoch kühler um reserven zu haben. Gruß.
Georg X. schrieb: > Mit Tb 32°C hast du recht. Ich hätte es dennoch kühler um reserven zu > haben. um vielleicht 10-15K weniger zu haben vervielfachst du mit den Peltiers die Wärmemenge, die abgeführt werden muss. und das Ausfallrisiko der Kühlung vervielfachst du gleich mit. ich halte das ebenfalls für einen Holzweg.
Ok, ich gebe auf. Das wird offensichtlich nichts. Ein Pelztier da gab zu kleben ist echt das geringste Problem...
Mit 4W gravieren und cutten ... Ich denke es reicht nicht fuer Balsaholz. Allenfalls Wachs, Papier, ..
Am besten in Kombination, dann brennt es auch richtig schön.
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