Hallo,
Ich hoffe der Begriff "Wärmewiderstand" ist korrekt.
Gegeben ist ein Kühlkörper aus Aluminium.
Dazu ist weder der Hersteller bekannt, und schon gar nicht ein
Datenblatt verfügbar.
Es sind viele davon vorhanden, und es macht für mich Sinn diese für ein
Projekt zu benutzen.
Da zu kühlende Teile (LEDs) zwecks Lebensdauer nicht überhitzen sollen,
möchte ich den Wärmewiderstand von diesem Kühlkörper erfahren um im
nächsten Schritt zu sehen, ob das ausreichend ist.
Wie mache ich das am besten in der Praxis? Theorie ist mir etwa bekannt.
Ich würde einen Lastwiderstand (2 Ohm) thermisch bestmöglich ankleben
und mit einer Spannung 6V das Ganze versorgen. Dabei den Strom
überwachen, damit es wirklich sicher ist. Dann wird dem Kühlkörper 12W
Wärme zugeführt.
Nach einer bestimmten Zeit, sagen wir mal 2 Stunden, messe ich die
Umgebungstemperatur und die Temperatur am Kühlkörper.
Damit wäre ich schon am Ziel, oder?
Mit der Gleichung x = deltaT / 12W habe ich den Rth.
Jetzt kommt die spannende Frage
Am welchem Ort des Kühlkörpers wird die Temperatur denn gemessen?
An der Lamellen oben und am Herd der Hitze können und werden gewaltige
Unterschiede von Faktor 2 und mehr sein.
Ich denke die Zeichnung ist hier nicht wirklich relevant.
Nicht dass ich keine Hilfe möchte, sondern damit es allgemein gültig
ist.
Auch wenn der Kühlkörper ein Alu klotz ohne Kühlrippen ist, gibt er die
Wärme an die Umgebung ab.
Es war vielleicht etwas viel Text. Die eigentliche Frage stand ganz am
Ende: Wo muss die Temperatur des Kühlkörpers gemessen werden?
Ganz nah am Lastwiderstand wird die zwangsweise viel höher sein als am
Rand irgendwo. Und damit kann man wieder nicht rechnen.
Max schrieb:> Gegeben ist ein Kühlkörper aus Aluminium.> Dazu ist weder der Hersteller bekannt, und schon gar nicht ein> Datenblatt verfügbar.
Wenn man z.B. bei Fischer im Katalog nachschaut, wird man mit etwas
Glück andere Kühlkörper finden, die schonmal ganz ähnliche Maße haben
und so einen Anhanltspunkt über den zu erwartenden Wert kriegen.
Max schrieb:> Jetzt kommt die spannende Frage> Am welchem Ort des Kühlkörpers wird die Temperatur denn gemessen?
Meistens da, wo das zu kühlende Teil angebaut werden soll.
In Deinem Fall unter dem Lastwiderstand.
Und die Feinheiten der Spezifikation kommen dann mit der Einbaulage,
Konvektion oder nicht, mehrere Anbaupunkte, erforderlicher Luftzug bei
Zwangskühlung etc...
(re)
Max schrieb:> Ich hoffe der Begriff "Wärmewiderstand" ist korrekt.
Schon, aber er ist nicht linear und hängt ausserdem von Montage und
Einbau, Luftströmungen etc. ab.
Am einfachsten heizt du den Kühlkörper mit einem Leistungstransistor
auf, misst Strom und Spannung sowie die eintretende Temperaturerhöhung.
Max schrieb:> Am welchem Ort des Kühlkörpers wird die Temperatur denn gemessen?
Normalerweise interessiert dich die Temperatur des Kühlkörpers gar
nicht, weil die kritische Stelle meist die Chip Temperatur ist.
Und wenn du mit einem Widerstand heizt, weil du nur den Kühlkörper
alleine messen willst, musst du natürlich an der Stelle messen, wo dein
zu kühlendes Bauelement angekoppelt ist.
Wolfgang schrieb:> Max schrieb:>> Am welchem Ort des Kühlkörpers wird die Temperatur denn gemessen?> Normalerweise interessiert dich die Temperatur des Kühlkörpers gar> nicht, weil die kritische Stelle meist die Chip Temperatur ist.> Und wenn du mit einem Widerstand heizt, weil du nur den Kühlkörper> alleine messen willst, musst du natürlich an der Stelle messen, wo dein> zu kühlendes Bauelement angekoppelt ist.
Oder der zu kühlende Halbleiter mißt selber. Z.B. 999ms heizen, 1ms mit
konstantem, niedrigen Basis-Strom die Basis-Emmiter-Spannung messen.
Diese geht mit -2mV/K. Damit mißt man genau da, wo es interessiert.
Knack (Gast) schrieb:
>Mache er mal Bitteschön eine Zeichnung wie er sich das vorstelle.>Dann versuchen wir zu helfen.
Wozu brauchst Du eine Zeichnung? Das angedachte Setup ist doch klar, und
eigentlich sogar schonmal ganz gut ausgedacht.
>Na, dann eben nicht.
Wäre sicherlich ohnehin irrelevant für Dich gewesen, ob Du eine
Zeichnung bekommst oder nicht ...
Max (Gast) schrieb:
>Es war vielleicht etwas viel Text. Die eigentliche Frage stand ganz am>Ende: Wo muss die Temperatur des Kühlkörpers gemessen werden?>Ganz nah am Lastwiderstand wird die zwangsweise viel höher sein als am>Rand irgendwo. Und damit kann man wieder nicht rechnen.
Ja eben. Du müsstest die Temperatur dort messen, wo diese in den KK
eingespeist wird. Also eigentlich genau zw. Last-R und KK. Da kommt man
aber schlecht ran.
Ich würde eher einen Leistungstransistor nehmen, und den über eine
Regelschleife so regeln, daß er eine bestimmte Leistung umsetzt. Dieses
Transistorbauteil sollte aber noch eine (möglichst) unabhängige Diode
(in irgendeiner Form) auf dem selben Chip haben, deren Uf man messen
könnte (die Abhängigkeit Uf=f(T) sollte man vorher natürlich noch
eichen).
Der Rth des Transistors (oder was auch immer man dazu nimmt) sollte
möglichst klein gegenüber dem vermuteten Rth des KK sein, um den Fehler
klein zu halten.
Was für ein Bauteil man aber gleichzeitig zum Heizen und Messen nehmen
kann, fällt mir aber auch gerade nicht ein.
Carl D. (jcw2)
>Oder der zu kühlende Halbleiter mißt selber. Z.B. 999ms heizen, 1ms mit>konstantem, niedrigen Basis-Strom die Basis-Emmiter-Spannung messen.
Diese geht mit -2mV/K. Damit mißt man genau da, wo es interessiert.
wollte ich auch schon unterbreiten. Aber dann wäre bestimmt die Frage
gekommen, wie man das steuert ;-)
Max schrieb:> An welchem Ort des Kühlkörpers wird die Temperatur denn gemessen?
Vermutlich am Montageort. Der thermische Kontakt hängt natürlich von der
fachgerechten Montage und Oberfläche ab. Ein verbogenes Gehäuse wird nie
vollen Kontakt haben.
Die Einbaulage ein entscheidender Faktor für die Kühlung. Meine
hängenden LED-Lampen haben mehr Wärmestau als die nach oben gerichteten
gleichen Typs. Staub wird jedoch später manches ändern. Mehr im Artikel:
https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper
Jens G. schrieb:> Carl D. (jcw2)>>>Oder der zu kühlende Halbleiter mißt selber. Z.B. 999ms heizen, 1ms mit>>konstantem, niedrigen Basis-Strom die Basis-Emmiter-Spannung messen.> Diese geht mit -2mV/K. Damit mißt man genau da, wo es interessiert.>> wollte ich auch schon unterbreiten. Aber dann wäre bestimmt die Frage> gekommen, wie man das steuert ;-)
Da es sich ja um eine LED handeln soll, wäre dieser Beitrag interessant:
Beitrag "Re: 2-Watt-LED ohne Kühlung, geht das?"
Nur wird man bei der (vermutlich weißen) Power-LED nicht mit den pur-Si
Koeffizienten rechnen können. Also erst mal kalibrieren.
Jens G. schrieb:> wollte ich auch schon unterbreiten. Aber dann wäre bestimmt die Frage> gekommen, wie man das steuert ;-)
Notfalls mit einem klassischen Umschalter (SPDT) ;-)
Max schrieb:> Die eigentliche Frage stand ganz am> Ende: Wo muss die Temperatur des Kühlkörpers gemessen werden?> Ganz nah am Lastwiderstand wird die zwangsweise viel höher sein als am> Rand irgendwo. Und damit kann man wieder nicht rechnen.
Willst du wirklich den Wärmewiderstand nur des Kühlkörpers kennen?
Eigentlich will man wissen wie hoch die Temperatur deines Bauteils (z.B.
MosFET) ist bei einer bestimmten Umgebungstemperatur.
Mache es einfach mal so, dass du einen 5W Heizwiderstand mit guter
thermischer Kopplung an deinen Kühlkörper anbringst, an ihn eine gewisse
Leistung abgibst und dann nach einer gewissen Aufheizzeit die Temperatur
ganz nahe am Heizwiderstand misst und dann auch noch die
Umgebungstemperatur.
Du hast dann die Temperaturdifferenz (Tcase-Tambiente = dT) und die
Leistung P. So kannst du dann sehr gut abschätzen.
R_th = dT/P
Beispiel: R_th = (70°C-20°C)/5W = 50k/W
Es kommt darauf an welche Lage der Passiv-Kühlkörper besitzt und ob du
eine aktive Kühlung mit einem Lüfter verwendest.
Max schrieb:> Wie mache ich das am besten in der Praxis?
Für LED-Spielereien habe ich einige Kühlkörper von ausgesonderten
Mainboards abgesammelt, natürlich ohne Daten dazu. Auch für TO-220 habe
ich einige KK hier, deren Wert ich nicht kenne.
1. Ich schaue in den Katalogen von Seifert und Fischer nach ähnlichen
Kühlkörpern und habe danach ein Gefühl für die Größenordnung.
2. Wenn die halbwegs passt, schraube ich meine LED drauf, bestrome die
mit dem Labornetzteil und gucke mir an, wie warm das wird.
oszi40 schrieb:> Vermutlich am Montageort.
Genau das, man bemüht sich, möglichst nahe am Halbleiter zu messen -
z.B. mit einen Typ-K-Fühler in einer kleinen Bohrung.
Manfred schrieb:> Ich schaue in den Katalogen von Seifert und Fischer nach ähnlichen> Kühlkörpern und habe danach ein Gefühl für die Größenordnung.
Zur Orientierung sicher gut möglich, sagt aber noch nicht genau welches
Alu od. Cu der TO besitzt. Mehr zu lesen im oben verlinkten µC-Artikel.
Manfred schrieb:> 2. Wenn die halbwegs passt, schraube ich meine LED drauf, bestrome die> mit dem Labornetzteil und gucke mir an, wie warm das
Willst du den Kuehlkoerper ausglühen und an der Anlassfarbe die
Temperatur bestimmen?
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