Wie Kühlen (Grundlagen) ?

[Oldman]

Hallo,
ich separierer dieses Thema mal von meinen anderen Fragen ...
Ich würde gerne wissen, wie diese HP-LEDs auf den Star-Platinen gekühlt werden. Konkret:
Sind die Pins für die Stromversorgung bzw. die Anschlußpins der LEDs auf Kupferflächen auf der Rückseite der Platine durchkontakiert und wird über diese Metallflächen (und ggfs. entsprechende wärmeleitende Isoliermaterialien) die thermische Verbindung zum Kühlkörper hergestellt, also ähnlich wie beim Kühlen isoliert montierter Leistungstransistoren oder erfolgt die thermische Kopplung allein durch die Erwärmung des Platinenmaterials (wobei sich mir die Frage stellt, welches Material - Pertinax oder Epoxy - besser geeignet ist? Sollte ich beim Selbstbau der Platine möglichst dünnes Epoxy nehmen?) - oder wie erfolgt das Kühlen üblicherweise/richtig? Für eine grundlegende Antwort - oder einen Link auf eine entsprechende Darstellung - wäre ich dankbar.
mfg, Oldman

[Borax]

Ich würde gerne wissen, wie diese HP-LEDs auf den Star-Platinen gekühlt werden.

Bei allen Star-Platinen ist der Alu-Kern elektrisch isoliert. Hierzu ist eine sehr dünne Isolierschicht zwischen den Kontaktflächen auf der Oberseite der Star-Platinen und dem Alu-Kern. Die Kühlung der Star-Platinen erfolgt durch Aufkleben oder Aufschrauben (meine bevorzugte Methode) mit Wärmeleitkleber oder Wärmeleitpaste auf einem passenden Kühlkörper (i.a. Alu-Block).
Wenn man die LEDs ohne Star-Platinen montieren will, dann hängt die beste Möglichkeit vom Aufbau der LEDs ab. Bei vielen ist die Wärmeableitfläche nicht mit Kathode oder Anode verbunden (z.B. Cree XM-L T6), aber bei anderen LEDs ist das eben nicht der Fall (z.B. Nichia-NS9L153MT-H3). Bei solchen LEDs würde ich davon absehen, diese ohne Star-Platinen zu montieren. Bei LEDs wo die Wärmeableitfläche elektrisch isoliert ist, kann man eine bessere thermische Kopplung an den Kühlkörper erreichen als mit Star-Platine, wenn man die LED nur mit der Wärmeableitfläche am Kühlkörper anklebt (mit gutem Wärmeleitkleber natürlich) und die elektrischen Kontakte mit Kabeln verbindet. Hierzu muss (abhängig vom 'Footprint' der LED) ggf. der Kühlkörper so ausgefräst werden, dass die elektrischen Kontakte keine Verbindung zum Kühlkörper haben können.
Wie die Kontaktflächen der verschiedenen LEDs aussehen steht im Datenblatt.

[O.Mueller]

Wenn die LED auf einer Starplatine sitzt braucht man sich da nicht viele Gedanken machen - im Grunde muss nur der Kühlkörper, der darunter geklebt wird, ausreichend dimensioniert sein.

[Oldman]

Danke für die Erklärungen. Ich dachte, diese Star-Platinen seien einfache Platinen. Scheint nicht so zu sein. Könnt ihr mir genauer erklären, wie die Platinen aufgebaut sind und was es mit diesem Alu-Kern auf sich hat? Ich dachte, daß die Wärme bei allen LEDs über die ANschlüßbeine abgeführt wird, wie halt auch bei Leistungstransistoren und Spannungsreglern (je nach dem dort Kollektor oder Eingang, Ausgang oder Masse).
Da ich bei Reichelt ohehin Sachen bestellen muß,wollte ich ein paar
http://www.reichelt.de/LED-High-Power-M ... 2b51ca552d
kaufen und jeweils ein zusammen auf eine selbstgemachte Platine packen (aber nur mit 1/3 des Nennstroms betreiben). Das scheint also doch problematischer zu sein als ich dachte. Wäre mit 0,5mm Epoxy die Isolierschicht dünne genug? Alternativ könnte ich mit/aus einseitig klebend beschicheter Kupferfolie (aus dem Tiffany-Bereich) Pads direkt auf ein Stück Alu kleben ...

mfg, Oldman

[Borax]

Alternativ könnte ich mit/aus einseitig klebend beschicheter Kupferfolie (aus dem Tiffany-Bereich) Pads direkt auf ein Stück Alu kleben ...

Besser! Am besten wäre ein gut eloxiertes Aluminium und dann direkt mit Wärmeleitkleber aufkleben. Ich weiß nicht wie gut dieses Tiffany Zeug klebt.
Aufbau Alukern Platine:
http://www.leiton.de/leiterplatten_teaser_alu.html

[Oldman]

Danke für den Link. Interessante Sache. Wenn ich das recht sehe, dann bestehen die Platinen mit Alu "unten" im Prinzip nur aus Alu mit einer hauchdünnen - 0,15mm starken - Schicht Epoxy als elektrischer "Isolator" und Träger für die Cu-Beschichtung drauf. Das lät sich im Eigenbau natürlich kaum bis nicht herstellen. Dünneres Basismaterial als 0,5mm kenne ich nicht. Dies händisch abzuschleifen ist zwar möglich, insbesondere bei Einzelstücken, aber ob so auf 0,15mm kommt ... Bin mal gespannt, wann es das erste Basismaterial mit diesem Aufbau zu kaufen gibt ...
Aber unklar ist mir jetzt noch, ob die Wärmeabfuhr über die Anschlußpins, die dann die Wärme an das Epoxy und darüber an das Kuper weitergeben, erfolgt oder über den Kontakt des Gehäuses mit der Platine.

Wegen des Tiffany-Materials habe ich mittlerweile Bedenken, ob deren Klebeschicht gut wärmeleitend ist. Zunächst soll sie ja nur den Temperaturen beim Löten widerstehen können - andernfalls würden die Glasstücke ja nicht halten. Ich fürchte fast, daß an einer Fertigplatine kein Weg vorbei führt .... Odr hat schon jemand Erfahrung im Selbstmachen dafür geeigneter Platinen gesammelt?

mfg, Oldmann

[Borax]

Aber unklar ist mir jetzt noch, ob die Wärmeabfuhr über die Anschlußpins, die dann die Wärme an das Epoxy und darüber an das Kuper weitergeben, erfolgt oder über den Kontakt des Gehäuses mit der Platine.

Bei den meisten High-Power LEDs ist extra eine Wärmeableitfläche vorhanden. Bei den Cree LEDs ist diese auch elektrisch isoliert, bei Nichia und Seoul Leds meist mit der Kathode verbunden/kombiniert.
Auszug aus den Datenblättern:

HighPowerLedWärme1.png (16.7 KiB) 5926 mal betrachtet

Wie schon mal gesagt, entweder fertige Star-Platine verwenden oder die LEDs direkt auf gut eloxiertes Aluminium kleben und mit Kabeln verdrahten.

[O.Mueller]

Was genau hast Du denn vor ? Die LED die Du ausgesucht hast ist nicht gerade ein Scheinwerfer.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Jupp, für's doppelte Geld bekommt man bei Lumitronix mit der Cree XM-L die 10fache Helligkeit (bei 8,5fachem Strom)

[Oldman]

Sorry, für die Verspätung, kam einiges dazwischen ...
Es geht (noch immer) um den Selbstbau von LED-"Lampen" in vorhandene Motorrad-Zusatzscheinwerfer. Der entsprechende Fred ist hier:
viewtopic.php?f=23&t=12176
mfg, M.