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Alu-PCB mit LED - Wie warm wird's denn?Moin Wenn ich ein 10 x 10 cm ALU-Board habe (JLCPCB bietet das an), und auf der Vorderseite LED mit insgesamt 10 Watt Leistung verteile, kann man dann überschlagen, um wieviel Grad das Board im Betrieb wärmer wird? Bei Kühlkörpern und Leistungstransistoren habe ich das mit dem K/W-Werten inzwischen raus. Ich finde aber keine Werte für den Übergang Board / Luft unter Konvektionsbedingungen oder Zwangslüftung. Gruß Holger Elektor hatte mal ein Diagramm für Kühlbleche ohne Rippen, also einfach ein Stück Alu, evt. war das in dem Artikel¹. Für so ein Blech gibt's auch einen Online-Rechner². Allerdings ist eine blanke Platine deutlich schlechter als ein schwarz eloxiertes Blech, vor allem, weil das Platinenmaterial viel schlechter leitet als Alu. In den "technischen Erläuterungen" von Fischer Elektronik gibt's ein Diagramm zur Zwangslüftung.
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Das kommt doch gleich mal in die Lesezeichensammlung. Vielen Dank.
Gast
#7544821
Hängt davon ab. Gibt es keinerlei Wärmeübertragung, theoretisch unendlich hoch. Liegt das Bord, steht es, im Luftstrom oder ohne, wie gut kann die Thermik wirken, wie hoch ist die Umgebungstemperatur? Kommt von beiden Seiten Luft ran oder ist zur LED hin eine Abdeckscheibe drauf? Nehm Dir eine Aluplatte, klebe einen Widerstand drauf, bringe 10W da rein. Messe unter realen Bedingungen. Nach Bauchefühl sage ich das 10W schon eine Hausnummer für die Größe ist, Du aktiv kühlen musst und was mit Kühlripen benötigst. Die MCB haben den Vorteil das sie die punktförmige Leistung der LEDs in die Fläche bringen, wo sie abgeführt werden kann. Ihre Kühlleistung an sich ist auf die Oberfläche betrachtet kaum besser als eine FR4.
Deshalb lohnen sich IMS bei kleinen Leiterplatten (1 inch²) auch nur, wenn die Wärme darüber an einen Kühlkörper abgegeben werden kann oder um Hot-Spots zu vermeiden. Leiterplatten auf IMS-Basis leiten die Wärme besser in die Fläche als FR4, so dass sich bei größeren PCB-Flächen die effektive Kühlfläche vergrößert. Bei IMS steigt nicht die Kühlleistung pro Fläche, sondern Größe der effektiven Kühlfläche.
Gast
#7545336
Nicht umsonst gibt es auch Kupferkern. Selbst Alukern ist für manches einfach noch zu schlecht. Beim TO vermute ich ein LED Raster mit vielen einzel LEDs. Unter Umständen gewinnt der nichts mit MCB. Das wäre z.B. der Fall wenn er die 100Led im 10x10 Raster hat. 0,1W pro Led führt man ganz locker durch jede FR4 auf die Rückseite zum Kühlkörper. Ein paar geschickt gesetzte thermo Vias, dazugehörige Flächen, eine dünne PCB und dann reicht schon ein dünnes doppelseitiges Klebeband für die KK Montage. Das könnte durchaus auch ohne weitere Kühlkörper hinhauen. Es gab hier mal ein Angebot von Maschinenleuchten mit 10 LEDs bei 10W Leistungsaufnahme (0,4A bei 24V): Beitrag "[V] Superhelle LED Maschinenleuchten" Ich habe in der Produktion einige dieser Leuchten im Betrieb (teilweise ununterbrochen) und die werden auch bei 30°C Hallentemperatur praktisch nicht merklich warm. Dort ist die Alu-Platine (sieht zumindest so aus, geöffnet habe ich noch keine) in einem gefrästen, blanken Alublock verschraubt (siehe zweites Bild im Eröffnungsposting), es gibt keine weiteren Rippen o.ä. - im Gegenteil ist an fünf Seiten noch Edelstahlblech mit deutlich schlechterer Leitfähigkeit vorhanden. Dazu kommt: selbst normale weisse LED haben mittlerweile ja einen wirklich guten Wirkungsgrad von ca. 40%, so dass man nur 6W Wärme abführen muss. Wenn die Rückseite entsprechend behandelt wird (mattschwarz) und Konvektion vorhanden ist, sollte das funktionieren.
Gast
#7545500
Thermische Leitfähigkeit spielt fast keine Rolle wenn es nur wenig Luftbewegung gibt. Die Bleche führen also trotzdem Wärme ab. Wir haben mal Versuche gemacht und kamen darauf das Kunststoff mit ein wenig Beimischung in der Aplikation gleich auf mit Alu lag. Weil es fast keine Luftbewegung gab und nur über Wärmestrahlung Energie flöten ging. Und da zählt dann im wesentlichen Oberfläche die frei abstrahlen kann. Kühlrippen zählen da fast nicht, weil eine Rippe zur nächsten strahlt. MCB braucht man wenn man Hotspots in die Fläche verteilen muss. Ob der TO das muss oder nicht, kann nur der TO sagen.
Gast
#7545522
Hat bei uns nicht funktioniert. Es war eher der gegenteilige Effekt zu beobachten, weil Farbe eine zusätzliche Isolation ist. Da KK eloxiert sind, mag es da eine Rolle spielen. Eloxal ist ja immer drauf, und schwarz mag da Vorteile haben. Was das in Prozenten ausmacht, vermag ich nicht zu sagen. Wäre mal interesant da eine Gegenüberstellung mit und ohne Konvektion zu sehen
Das würde ich nicht unterschreiben, denn die Wärme muss zunächst mal an die Oberfläche, bevor irgendetwas davon in welcher Form auch immer abgeführt werden kann. Und da ist der Wärmewiderstand bis dahin schon entscheidend. Nicht umsonst haben wir bei unseren Sensoreinheiten von Edelstahlgehäusen auf natureloxierte Alugehäuse umgestellt. Das bringt bei sonst identischen Bedingungen (leider auch keine Konvektion möglich bzw. kann nicht zugesichert werden) auf dem PCB 20 Grad.
Natürlich - aber eben doch wesentlich schlechter als welche aus Aluminium bzw. als wenn man sie komplett weggelassen hätte. Aber im Maschinengehäuse ist Edelstahl deutlich robuster gegenüber KSM und Spanflug (dafür waren die Leuchten ja ursprünglich gedacht) als Aluminium.
Wenn er außer der eigentlichen Platinenfläche keine weiteren Kühlmöglichkeiten hat, würde ich das schon empfehlen. Vias sind immer auch ein Flaschenhals.
Gast
#7545566
Versuchs einfach mal. Das Material spielt eine Rolle, aber weit weniger als man meinen würde.
Vias bestehen aber aus Kupfer, das erheblich besser leitet. Die MCB muss durch eine dünne isolierende Schicht abführen. Mit genug Vias und einer möglichst dünnen PCB kann man viel tun. Es hängt wirklich alles davon ab was der TO da für eine Anordnung hat. Der TO guckt gerade verträumt an die Decke. Da hängt seit 3 Jahren ein LED-Panel mit 40 Watt. Von Amazon, irgend so ein Chinateil mit Ferndbedienung die keiner braucht. Das hat inzwischen in der halben Fläche die Farbe von Neutralweiß (4000K) zu Warmweiß geändert. Jetzt fragt sich der TO, ob man sowas zum fünffachen Preis nicht mal selber bauen könnte. Also mit Netzteil aus dem Handel (da traue ich mich noch nicht ran), CC-LED-Treibern, Trägerkonstruktion, Milchglasscheibe drunter. Und vielen vielen LED. Die nun mal Wärme produzieren. Und was kommt dann günstiger, auch vom Gewicht her? Kleinere PCB mit viel Abwärme + Kühlkörper + Lüfter. Oder in die Fläche gehen, mehr fürs PCB zahlen und weniger für Kühlung. Alu PCB erscheint mir so oder so als sinnvoll, aber vielleicht stimmt nicht mal das.
Gast
#7545644
Ganz klar: Fläche statt MCB. Fläche brauchst Du eh. Ein MCB verteilt ja nur und ist kein guter KK. Beides wenn Geld nicht die größte Rolle spielt. Gute Leds, weit unter Limit betreiben, dann haben die einen super Wirkungsgrad. Alles was Du an Licht raushaust musst Du nicht an Wärme abführen. Wenn das mehr ist als Funktionslicht für Lagerhallen achte auch auf das Lichtspektrum. Vollspektrum ist der Suchbegriff. Weiß ist bei den günstigen LEDs nur ein fetter Peak bei Blau mit eher schwacher Ausprägung bei rt gn. Findet das Auge nicht gut. Farbwiedergabe (CRI) ist auch wichtig.
Das sollte bereits an der angegebenen Farbtemperatur zu erkennen seit. CRI sagt etwas darüber aus, wie gut die Lücke zwischen Blau und Kontinuum aufgefüllt wird.
Gast
#7545668
Leider nein. Das ist nur der Eindruck der im Gehirn entsteht wenn es die schmalen Peaks zu einer Farbe mischt. Es sagt fast nichts über das Spektrum und den CRI aus. Der Cri lässt sich nur über eine Farbtabelle und Begutachtung ermitteln. 5 verschiedene 3500°K LEDs können vollkommen unterschiedlich in der Bewertung sein. Eine LED mit schlechtem CRI kann subjektiv erheblich besser oder erheblich schlechter sein als eine mit gutem Cri. Wenn alle Farben exakt getroffen werden, nur alles Rote ist Kackbraun, ist der CRI gut, der Farbeidruck desaströs. Wenn alle Farben nur so ungefähr getroffen werden, aber die sehen kräftiger und besser aus als im Original ist der Cri schlecht. Der CRI ist ein ziemlich flexibler Wert, nur hatte noch keiner eine bessere Idee wie man das einfach greifbar machen kann. An der Fleischtheke braucht man andere Leds als beim Salat. Im Büro wieder andere. In Asien z.B stehen die auf total kaltes Licht. Das ist schon eher Blau mit seinen 10.000°K. In Europa sind es eher die Warmtöne die gut ankommen. LED Licht ist extrem subjektiv. Muss man sich ansehen bevor man in die Vollen geht. Licht macht auch ganz viel mit der Psyche und steuert Vorgänge im Körper. Am besten Vollspektrum für Arbeitsbereiche, auch wenns teurer ist. Dann sollte ich meine Planung mit den 4000K CRI 80-Standardmodellen von LCSC (bequemerweise aufgelötet von JLCPCB) evtl. nochmal überdenken. Also sowas:
Das bezog sich auf die Aussage
Wenn der Rotanteil im Verhältnis zum Blauanteil klein ist, geht die Farbtemperatur hoch. CRI dagegen bezieht sich auf die Farbwahrnehmung nach Reflektion des Lichtes an einer farbigen Fläche und nicht auf die Wahrnehmung des direkten Lampenlichtes
Gast
#7545850
Hat jemand was anderes behauptet? Color Rendering Index. Farbfahrnehmung unter Beleuchtung mit diesem Licht. Es gibt drei Hauptparameter. Das eine ist die Farbtemperatur. Das andere ist der CRI Das dritte ist die Anzahl der Haupt Spectrallinien. Alle haben was miteinenader zu tun, aber man kann von dem einen nicht auf das andere schliessen. Das erste ist der Lichteindruck, das zweite die Farbwahrnehmung das dritte die Frage wie angenehm der längere Aufenthalt darunter ist.
Wenn Du nur Hell ohne großen Anspruch willst, sind die okay. Cri 80 ist mies, die Led ist mit ca. 120Lm/W auch kein Topmodell. Für eine Ubahn Unterführung reichts, vielleicht auch für eine Lagerhalle wenn Farben erkennen keine große Rolle spielt. Liegt an Deinem Anspruch. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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