Thermische Daten "Platine" zu Osram Oslon SSL

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Moderator: T.Hoffmann

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Mi, 15.06.16, 07:20

Hallo,gibt's genauere thermische Daten zu der Platine 10x10mm zu den Oslon SSL? Ein Herstellerdatenblatt oder so?Freundliche Grüße,Lorenz Hopfmüller

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Diese Frage von Lorenz H. bezieht sich auf Osram Oslon SSL, grün, 201lm und wurde durch den FAQ-Bot automatisch eingestellt.
Borax
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Mi, 15.06.16, 07:46

Nein. Ich glaube nicht das es speziell für diese LED+Platine extra Daten gibt. Die LED selbst hat laut Datenblatt einen Wärmewiderstand (Junction -> Lötpad) von rund 8K/W. Die Platine dürfte nochmal etwa 5K/W ausmachen (ich habe das bei einer CREE XM-L mal vermessen: viewtopic.php?f=31&t=12079 ) so dass man von 12-15K/W Gesamtwärmewiderstand ausgehen kann.
ustoni
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Mi, 15.06.16, 09:32

Ein Wärmewiderstand von nur 5 K/W wäre schön.
Für realistisch halte ich einen Wärmewiderstand von 10 bis 15 K/W (dabei eher 15 K/W als 10 K/W).
Siehe zu diesem Thema auch:
viewtopic.php?f=24&t=15257

Mit dem Layout der Platine ließe sich der Wärmewiderstand etwas genauer bestimmen. Dazu müsste einfach die Fläche des wärmeableitenden Anschlusses bekannt sein (des Lötpads, nicht der LED). Zur Berechnung würde ich dann einfach von einer Stärke der Isolationsschicht von 100µm bei einem Wärmeleitwert von 1,3 W/mK ausgehen.
Borax
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Mi, 15.06.16, 10:00

Dazu müsste einfach die Fläche des wärmeableitenden Anschlusses bekannt sein (des Lötpads, nicht der LED)
Stimmt natürlich. Ich bin jetzt davon ausgegangen, dass sich genau diese Fläche nicht wesentlich zwischen der Star Platine und der 10x10mm Platine unterscheidet. Aber diese Annahme kann auch total falsch sein. Mal sehen, wenn ich Lust und Zeit habe, kann ich diese LED:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Osra ... x10mm.html mal nachmessen (davon hab ich noch eine zu Hause). Der Wärmewiderstand der Platine sollte ja der gleiche sein.
ustoni
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Mi, 15.06.16, 11:06

Hab mir mal die Datenblätter der Cree und der Osram angesehen.
Das Thermal Pad der Cree XM-L hat eine Fläche von 2,78 mm • 4,78 mm = 13,29 mm²,
das der Osram hat 1 mm • 2,7 mm = 2,7 mm².
Davon ausgehend, dass das Lötpad bei der Osram noch seitlich der LED ausgeführt ist, dürften die 15 K/W ganz gut hinkommen. Ansonsten wäre der Wert sogar noch größer.

Die Messung kannst Du Dir also sparen. :wink:
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So, 03.07.16, 22:17

wird denn die wärme nur übers Thermal Pad abgegeben?
oder auch über die Anschluss pads (Kathode und Anode?)
Bei der Oslon Black ist auch das ThermalPad mit der Anode verbunden..
Osram_Oslon_Green_LTCP7P_Pads.png
Osram Oslon Green LTCP7P Pad-Layout
Osram_Oslon_Green_LTCP7P_Pads.png (27.72 KiB) 3368 mal betrachtet
Osram_Oslon_Black_SFH4715S_Pads.png
Osram Oslon Black (Infrared) SFH4715S Pad-Layout
Osram_Oslon_Black_SFH4715S_Pads.png (22.52 KiB) 3368 mal betrachtet
wenn die wärme auch über die Anode und Kathode abgegeben wird sind wir zumindest bei einer Fläche von 2*2,7mm = 5,4mm²

sonnige grüße
stefan
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wird denn die wärme nur übers Thermal Pad abgegeben?

Die überwiegende Wärme wird über das Thermal-Pad abgeleitet. Innerhalb des Led-Gehäuse wird die Wärme aber auch an benachbarte Baugruppen übertragen. Alle Lötpads sollten daher etwas größer sein, damit diese als Kühlflächen dienen können.

Das ist wie beim Kochen/Braten. Die Wärme der Platte wird über den Pfannenboden und dem Rand der Pfanne auch bis zum Griff transportiert. Abhängig davon, wie gut oder schlecht das isolierende Material die Wärme leiten kann, wird auch der Griff langsam wärmer. Er wird allerdings niemals so heiß wie der Pfannenboden. Sehr viel Wärme geht unterwegs schon verloren.
ustoni
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In der Application Note
http://www.osram-os.com/Graphics/XPic7/ ... Family.pdf
von Osram findet man eine Schnittzeichnung der SSL-Serie:
SSL.jpg
SSL.jpg (31.45 KiB) 3349 mal betrachtet
Der Kathodenkontakt ist über ein Bond Wire mit dem Chip verbunden und trägt deshalb nicht zur Wärmeableitung bei. Der Anodenkontakt ist thermisch genau wie das Wärmeleitpad über das Keramiksubstrat mit dem Chip verbunden, deshalb kann man diese Fläche wahrscheinlich zur Wärmeableitung hinzurechnen.

Der Wärmewiderstand der Alukernplatine ist praktisch nur von der Isolationsschicht der Platine abhängig. Aus deren Wärmeleitfähigkeit λ, der Schichtdicke sowie der Fläche der beteiligten Pads läßt sich der Wärmewiderstand berechnen:

Rth = l / (λ • A)

mit:
Rth = Wärmewiderstand
l = Länge (hier: Schichtdicke)
λ = Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht
A = Fläche

Die Schichtdicke beträgt üblicherweise 100 µm, also 0,1 mm oder 0,0001 m. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt bei normalen Alukernplatinen 1,3 W/(mK). Es gibt zwar auch Isolationsmaterial mit besserer Wärmeleitfähigkeit, das ist aber teurer und dürfte hier nicht zur Anwendung kommen. Betrachtet man jetzt zunächst ausschließlich das Wärmeleitpad, ergibt sich ein Wärmewiderstand von

Rth = l / (λ • A) = 0,0001 m / (1,3 W/(mK) • 0,001 m • 0,0027 m) = 0,0001 m / (1,3 W/(mK) • 0,0000027 m²) = 28,5 K/W

Rechnet man das Anodenpad hinzu, werden aus den 0,001 m dann 0,0015 m und der Wärmewiderstand verringert sich auf 19 K/W.

Der tatsächliche Wärmewiderstand hängt jetzt von der Größe der Lötpads auf der Platine ab. Osram schlägt folgendes Lötpaddesign vor:
SSL Pad.jpg
SSL Pad.jpg (21.42 KiB) 3349 mal betrachtet
Wenn die Lötpads den durchgezogenen Linien entsprechen, bleibt es bei den 19 K/W. In diesem Fall solltest Du den Wert in Deiner Excel-Tabelle entsprechend korrigieren.
Sind die Lötpads zusätzlich seitlich herausgeführt (gestrichelte Linie), vergrößert sich die Fläche und der Wärmewiderstand verkleinert sich. In dem Fall würde ich bei den 15 K/W bleiben, auch wenn der Wert dann möglicherweise noch etwas niedriger liegt.

Pads und Leiterbahnen lassen sich unter der Lackschicht recht gut erkennen, wenn man die Platine schräg gegen Licht hält.

Ob die hier angenommene Schichtdicke und der Wärmeleitwert korrekt sind, kann nur Lumitronix sagen.
ustoni
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Di, 05.07.16, 20:41

@ Lumitronix:
Ob die hier angenommene Schichtdicke und der Wärmeleitwert korrekt sind, kann nur Lumitronix sagen.
Es wäre wirklich nett, wenn ihr euch dazu mal äußern würdet.

Arbeitet ihr mit den von mir angenommenen Standards?
K Mader
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Do, 07.07.16, 12:54

Hey ustoni,

Deiner Aussage ist nicht mehr hinzuzufügen.
Wir geben für die Wärmeleitfähigkeit der 10x10mm-Platinen "min. 1.3 W/mK" vor, haben aber auch schon des Öfteren dann Platinen mit 2 W/mK bekommen.

Auch beim Prepreg definieren wir für diese Module nur den Standard - 100µm. :)

Gruß
K Mader
ustoni
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Do, 07.07.16, 15:38

Danke für die Info!

Damit lassen sich die Wärmewiderstände der jeweiligen Platinen recht gut abschätzen.
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