Seoul P4 Kühlkörper ?

[mcc]

Hallo,

ich möchte mir gerne eine Seoul P4 zulegen (ohne "Star" - aus Platzgründen).
Bis zu welchem Strom lasse sich diese LEDs ohne Kühlkörper betreiben und
welche Kühökörper nehme ich am besten, der einerseits für eine wirklich
ausreichende Wärmeabfuhr sorgt -- auf der anderen Seite aber auch möglichst
kleine Dimensionen hat?

Schönes Rest-Wochenende noch!
mcc

[Fightclub]

bitteschön:

http://www.lumitronixforum.de/viewtopic.php?t=1716

[Bazillus]

Hallo!

Ich würde diese LED unter keinen Umständen ohne Kühlkörper betreiben, da der Chip dadurch auch bei geringen Leistungen schon heiß werden könnte. Außerdem verlierst du mit steigender Temperatur am Chip auch Lichtintensität (siehe Datenblatt):

• Tj= 40°C --> 100%
• Tj= 60°C --> 95%
• Tj= 80°C --> 90%
• Tj=100°C --> 85%

Ich hab dir mal einiges durchgerechnet, ausgehend von folgenden Werten aus dem Datenblatt:

Die LED hat einen thermischen Übergangswiderstand vom Chip (junction) auf das Gehäuse (case) von 6,9K/W, das heißt pro Watt Verlustleistung wird der Chip um 6,9°C heißer als das Gehäuse. Für den Übergang vom Gehäuse auf einen Kühlkörper habe ich pauschal 1K/W angenommen, das dürfte mit Wärmeleitpaste/kleber ganz gut hinkommen. Die maximale Temperatur die am Gehäuse im Betrieb anliegen darf, sind 85°C, die maximale Temperatur am Chip (junction) sind 145°C. Sicherheitshalber und der LED zuliebe habe ich bei den Berechnungen nur bis maximal 100°C am Chip gerechnet, ausgehend von einer Umgebungstemperatur von 25°C.

Angenommen wird hierbei, dass die komplette aufgenommene Leistung in Wärmeleistung umgesetzt wird.

Die Kühlkörper werden charakterisiert durch ihren thermischen Widerstand, Rth, der ist für jeden Kühlkörper extra angegeben. Um eine bestimmte Temperatur nicht zu überschreiten, darf auch der Rth des Kühlkörpers nicht höher sein, als der Maximalwert unten angegeben:

• I=350mA
• U=3,2V
• P=1,1W
• Tj= 40°C --> Rth=5,74K/W
• Tj= 60°C --> Rth=23,9K/W
• Tj= 80°C --> Rth=42,1K/W
• Tj=100°C --> Rth=60,3K/W

• I=700mA
• U=3,6V
• P=2,5W
• Tj= 40°C --> n.m.
• Tj= 60°C --> Rth=6,10K/W
• Tj= 80°C --> Rth=14,1K/W
• Tj=100°C --> Rth=22,1K/W

• I=1000mA
• U=3,9V
• P=3,9W
• Tj= 40°C --> n.m.
• Tj= 60°C --> Rth=1,07K/W
• Tj= 80°C --> Rth=6,20K/W
• Tj=100°C --> Rth=11,3K/W

n.m. bedeutet, dass dieser Strom bei der gewünschten Temperatur am Chip (Tj) nicht möglich ist, auf Grund der thermischen Daten der LED selbst. Grundsätzlich ist immer der Kühlkörper mit dem kleinstmöglichen Rth-Wert zu bevorzugen, da er die LED kühler hält. Rth-Werte unter 2 erfordern schon sehr große Kühlkörper, die meines Erachtens auch nicht mehr sinnvoll einzusetzen sind, da auf eine LED mit 1cm2 Fläche dann ein Kühlkörper mit 150cm2 Fläche kommt (und 500g Masse).

Solltest du 2 oder mehr LEDs auf einem Kühlkörper montieren wollen, so kannst du das nicht aus obigem Beispiel ableiten. Allgemein kann folgende Formel angewandt werden:

Rth(KK) = (Tj-Tu)/(n*Pv) - (Rth(LED)+Rth(ÜW))/n

vereinfacht für eine LED:

Rth(KK) = (Tj-Tu)/Pv - (Rth(LED)+Rth(ÜW))

Rth(KK) ... Rth des Kühlkörpers
Rth(LED) ... Rth(j-c) der LED
Rth(ÜW) ... Rth Gehäuse --> Kühlkörper
Tj ... gewünschte Junction-Temperatur am Chip der LED
Tu ... Umgebungstemperatur
Pv ... Verlustleistung einer LED
n ... Anzahl der LEDs

Viel Spaß beim Berechnen eurer Kühlkörper ...

LG, Michael

[Neo]

also mit Star ohne Kühlung 100mA hab ich Mal gelesen aber ich glaube das wa für luxeon
naja müsste ja gleich sein
und ohne vielleicht 80ma
aber wen du sie auf eine große kupferplatte klebst geht auch wesentlich mehr

[Mominik]

Der Sternkühlkörper, der zur P4 angeboten wird, ist mit einem fast unrealistisch kleinem Wert von 2,1K/W angegeben. Kann das bei dieser kompakten Baugröße überhaupt hinkommen?? Hat jemand Erfahrung damit, wie warm der Kühlkörper wird, bei vollbelasteter LED, frei hängend im Raum? Rein theoretisch müssten sich die Kühleigenschaften verbessern, wenn man den Kühlkörper schwarz lackiert. Hat dies schon mal jemand ausprobiert?

MfG
Mominik

[John.S]

Etwas zum Wirkungsgrad weil der ja wichtig ist bei der Kühlkörperberechnung: Sonnenlicht hat mit einem augeglichenem Spektrum ca 200Lm pro Watt Lichtleistung,sprich 1W Lichtleistung wirkt wie ca 200lm.
Eine Weiße Led hat jedoch nicht so ein ausgeglichenes Spektrum,sie hat weniger violet,weniger Türkis und weniger rot.
So wirkt 1W Lichtleistung wie ca 300 Lumen bei einem CRI=70Ra.
Die Farbwiedergabe ist hier insofern wichtig dass ein hoher CRIwert mit einem ausgeglichenem Spektrum korreliert.
Damit kann man jetzt auch die Verlustleistung ungefähr berechnen.

Achja Cree der eigentliche Herrsteller des Chips gibt eine Lebensdauer(>70% Lichtausbeute vom Anfang) von 50 000 Stunden an wenn der Chip im Betrieb unter 80°C warm wird.
Alles was darüber geht beinflusst die Lebensdauer also negativ.