1W LED montieren / kühlen erforderlich?

OT (Hat jetzt erstmal nix mit Arduino zu tun):

Hat jemand Erfahrungen mit solchen LED ?
http://www.ebay.de/itm/161191354404?var=460254983464&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649

Eine KSQ von 300 mA (bis 28V) habe ich, damit könnte ich wohl 6 bis 8 in Reihe betreiben, was dann eine zeimlich helle Leuchte ergäbe, bei der man, da es doch recht kleine Perlen sind, einige Gestaltungsmöglichkeiten hätte.

Auf der Unterseite haben sie einen dicken Metallboden. Wenn ich daran einen 1.5 Kupferdraht zwecks Montage und Wärmeableitung anlöte, sind sie in der Regel kaputt. (Eine verträgt noch 30 mA und leuchtet bei 100 mA wieder schwächer, eine andere fängt bei 50 mA an zu blinken / flackern ??? )

Eine Anleitung bei der die beiden Anschüsse auf eine Platine gelötet und zwischen Boden und Platine ein wärmeleitendes Gummi (?) kommt, plus dicke Alu-Kühlkörper, kanns wohl nicht sein, oder ?
Braucht es tatsächlich Aluminium 20mm Durchmesser

LED_1W.jpg

michael_x: Braucht es tatsächlich Aluminium 20mm Durchmesser

Ja, Power-LEDs brauchen unbedingt Kühlung von der ersten Sekunde an.

Solche "nackten Emitter" wie in dem verlinkten eBay-Angebot können bereits nach 5 Sekunden Betrieb ohne Kühlung so stark geschädigt sein wie es sonst erst nach fünfzigtausend Betriebsstunden mit guter Kühlung der Fall ist. Die erreichen danach nie mehr ihre normale Lichtstärke und sind dann Schrott.

Und im Endeffekt ist dieser sechseckige 20mm Primärkühlkörper für 1W LEDs auch nicht ausreichend. Allerdings: Power-LEDs im 1W Betrieb kannst Du notfalls auch nur mit diesen 20mm Kühlplättchen betreiben. Wenn Du sehr bastelfreudig bist, kannst Du nackte Emitter kaufen, mit Wärmeleitkleber auf solche 20mm Kühlkörper aufkleben und die Elektroden verlöten. Es gibt solche Power-LEDs allerdings auch handelsüblich bereits vormontiert auf HEX-Kühlkörpern, dann haben das bereits chinesische Arbeitsbienen für Dich erledigt.

Zur Not geht es, 1W LEDs damit zu betreiben, aber: die LEDs werden niemals irgendeine angegebene längere Lebensdauer von 25000 oder 30000 Stunden erreichen. Die LEDs werden mit 1W Verlustleistung auf diesen kleinen Aluplättchen viel zu heiß, die Lichtausbeute sinkt wegen der hohen Temperatur und auch die Lebensdauer sinkt wegen der hohen Temperatur.

Normalerweise mußt Du diese Not-Kühlplättchen noch erst auf richtige Kühlkörper montieren, gerippte Profi-Kühlkörper oder einfach Kühlbleche ausreichender Größe.

Bei Kühlblechen, die einseitig an einem Leuchtendeckel anliegen und nur an einer Seite freien Kontakt zur Luft haben, liegt eine meiner Meinung nach ausreichende Größe bei ca. 4x4cm pro 1 Watt LED-Verlustleistung. Dann werden die LEDs ausreichend kühl betrieben, um ihre hohe Lichtleistung bereitzustellen, und dann fällt die Lichtleistung nicht auch schon nach wenigen zig bis hundert Betriebsstunden ab, weil die LEDs um so mehr Licht abgeben und um so länger halten, je kühler sie betrieben werden.

Danke, jurs, für die enttäuschende Info ;(

Ist wohl nichts mit superflexiblen Design bei Verwenung dieser kleinen Dinger. Bzw. ist der Boden wohl generell nicht zum gelötet werden vorgesehen, und ein guter Wärmeübergang auf einen ausreichend großen, gut wärmeleitenden, Träger erforderlich, der dann nicht mal an der LED viel wärmer als 40°C werden sollte.

Wie Heizleistung, Oberfläche und Temperatur zusammenhängen ist wohl nicht so einfach, schwant mir ... Ich will weder Wasserkühlung noch Ventilatoren, und es soll auch nur bei Raumtemperatur (25°) funktionieren.

Ich versteh das also richtig, dass handelsübliche LED von z.B. 5W zwar bei weitem nicht so heiss werden wie eine ähnlich helle 40W Glühbirne, solche Temperaturen aber auch (auf Dauer) gar nicht aushalten würden. Daher auch nicht wesentlich kleiner sein können als sie sind, wenn man dann auch noch den Platz-Bedarf der 230V Elektronik berücksichtigt.

Diese 5W LED haben in der Regel allerdings eine Unmenge an kleineren LED verbaut.

Noch weiter offtopic: Wie hängen eigentlich die Helligkeitswerte mcd und lm zusammen ? Und, kann man die überhaupt addieren ? Entsprechen also 8 * 100 lm einerm 800 lm Strahler, bei gleicher beleuchteter Fläche ?

michael_x: Bzw. ist der Boden wohl generell nicht zum gelötet werden vorgesehen, und ein guter Wärmeübergang auf einen ausreichend großen, gut wärmeleitenden, Träger erforderlich, der dann nicht mal an der LED viel wärmer als 40°C werden sollte.

Ne, an der Unterseite muss mit Wärmeleitkleber bzw. Wärmeleitpaste gearbeitet werden, gelötet werden nur die Elektroden der Emitter auf die HEX-Kühlplättchen.

Die Sperrschicht am LED-Emitter darf durchaus auch bis zu 125 Grad (oder so, siehe Datenblatt) warm werden, bevor sich alles zerlegt und die Lebensdauer total in den Keller geht. Aber bei LEDs gilt: Je niedriger die Temperatur, desto höher die Lichtausbeute (bei gegebenem Strom) und desto höher die Lebensdauer.

michael_x: Noch weiter offtopic: Wie hängen eigentlich die Helligkeitswerte mcd und lm zusammen ? Und, kann man die überhaupt addieren ? Entsprechen also 8 * 100 lm einerm 800 lm Strahler, bei gleicher beleuchteter Fläche ?

In Lumen wird die gesamte abgegebene Lichtmenge angegeben.

In Candela wird die Beleuchtungsstärke angegeben, d.h. hier spielt der Abstrahlwinkel eine Rolle: Wenn zwei LEDs dieselbe Lumenzahl haben, dann hat die LED mit dem kleineren Abstrahlwinkel den höheren Cancela-Wert, weil dieselbe Lichtmenge stärker auf eine kleinere Fläche gebündelt wird. Im Endeffekt kannst Du die Werte umrechnen, wenn Du den Abstrahlwinkel kennst.

1 Candela ist 1 Lumen pro Raumwinkel/Steradiant

Entsprechend bestrahlt eine 1cd Lichtquelle die gleichmäßig in alle Richtungen leuchtet eine Kugel, und der Lichtstrom in Lumen ist 4 * Pi

Das ist aber idealisiert, da kein Gerät 360° abstrahlt. Hier gibt es eine Tabelle mit Werten abhängig vom Winkel und eine Formel zum Rechnen damit (einfach Lichtstrom = Steradiant * Lichstärke): http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtst%C3%A4rke_%28Photometrie%29#Umrechnung_Lichtst.C3.A4rke_in_Lichtstrom

Oder - ohne sich um Details zu kümmern: http://www.leds.de/en/Candela-to-lumen/ Bei 360° wären 100 lm ca 8000 mcd

Jetzt muss man nur noch wissen, was z.B. "Abstrahlwinkel 120° " tatsächlich bedeutet. Klar kommt ausserhalb weniger Licht an, das wird aber bei den Lumen - Angaben mitgezählt.

Andererseits kommen so eng gebündelt strahlende kleine led auf relativ große mcd Werte im Maximum.

Ich habe genau diese LED's (oben, ebay-link) auch hier.

Selbst ohne Kühlkörper habe ich die LED's so 5min laufen lassen und sie sind dabei nicht überhitzt. Mittlerweile sind sie aber auf einem Mini-Kühlkörper befestigt.

Ich habe die LED's an einem DC-DC-Konverter am Laufen. So was ist das: http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Step-Down-Konverter-5A-5V-32V-zu-0-8V-30V-Power-Supply-Converter-Module-/360831910844?pt=Mess_Prüftechnik&hash=item54034203bc

Daran funktionieren sie nun seit Monaten hervorragend.

Kann mir einer mal bitte folgendes erklären: die Hochleistungs LEDs haben 1W wovon das meiste in Licht umgewandelt werden soll. Werden aber incl. Kühlkörper so heiss, da braucht man in der Regel einen 20W Lötkolben um das zu erreichen. Das ist jetzt übertrieben, aber wo kommt bei 1W Leistung die ganze Abwärme her???? Gruß

maeckes: Selbst ohne Kühlkörper habe ich die LED's so 5min laufen lassen und sie sind dabei nicht überhitzt. Mittlerweile sind sie aber auf einem Mini-Kühlkörper befestigt.

Ich habe die LED's an einem DC-DC-Konverter am Laufen. So was ist das: http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Step-Down-Konverter-5A-5V-32V-zu-0-8V-30V-Power-Supply-Converter-Module-/360831910844?pt=Mess_Prüftechnik&hash=item54034203bc

Daran funktionieren sie nun seit Monaten hervorragend.

Ich fürchte, mein Problem war auch eher das Anlöten. Der Metallboden ist ziemlich massiv, das Lötzinn blieb meherere Sekunden lang lange flüssig darauf. ;( Vermutlich ist dadurch die Verbindung zwischen Halbleiter und Metallboden beschädigt. Bei den Tests später habe ich keine Wärmeentwicklung spüren können, nur dass sie bei höherem Strom (100mA) dunkler wurden oder zu spinnen anfangen. Der ganz Tote hat auch nie gerochen ;)

Hast du sie aufgeklebt oder werden sie mechanisch von den Stromanschlüssen gehalten und haben etwas Wärmeleitpaste unterm Hintern ?

Dein DC-DC Konverter hat zwei Trimm-Potis. Kannst du da sowohl Stromquelle mit Konstantstrom wie Spannungslimit einstellen? ( D. h. einen von beiden auf Max, der andere ist dann der Konstante Sollwert ? )

maverick1509:
Kann mir einer mal bitte folgendes erklären:
die Hochleistungs LEDs haben 1W wovon das meiste in Licht umgewandelt werden soll.
Werden aber incl. Kühlkörper so heiss, da braucht man in der Regel einen 20W Lötkolben um das zu erreichen.
Das ist jetzt übertrieben, aber wo kommt bei 1W Leistung die ganze Abwärme her???
Gruß

Trotz hohen Wirkungsgrads wird die Wärme auf einer relativ kleinen Fläche abgegeben. Und das ist das Problem.
Gleichzeitig dürfen LED’s nicht so warm werden, da sich dadurch ihre Lebenszeit stark verringert.

michael_x:
Ich fürchte, mein Problem war auch eher das Anlöten. Der Metallboden ist ziemlich massiv, das Lötzinn blieb meherere Sekunden lang lange flüssig darauf. ;( Vermutlich ist dadurch die Verbindung zwischen Halbleiter und Metallboden beschädigt.

Das kann natürlich sein. Vielleicht musst Du die Temperatur vom Lötkolben runter drehen. Ich habe auch nur eine Leitung mit ganz geringem Querschnitt verwendet.

michael_x:
Hast du sie aufgeklebt oder werden sie mechanisch von den Stromanschlüssen gehalten und haben etwas Wärmeleitpaste unterm Hintern ?

Ich habe die LED’s einfach mit Sekundenkleber auf den Kühlkörper geklebt.
Also alles andere als perfekte Wärmeleitung. Aber sie funktionieren 1A.

michael_x:
Dein DC-DC Konverter hat zwei Trimm-Potis. Kannst du da sowohl Stromquelle mit Konstantstrom wie Spannungslimit einstellen?
( D. h. einen von beiden auf Max, der andere ist dann der Konstante Sollwert ? )

Der DC-DC-Konverter war nur ein Beispiel. Meiner hat nur einen Poti, mit dem ich die Ausgangsspannung einstellen kann.
Habe mal gesucht - ich habe den hier:
http://www.ebay.com/itm/DC-DC-Converter-Buck-Step-Down-Voltage-Module-4-75-24V-To-0-93-18V-2-5A-Output-/170848141910?ssPageName=ADME:L:OC:DE:3160

Macht angeblich 2,5A dauerhaft.

Hallo,

ich habe LEDs in dieser Bauform auf alte Chipsatzkühlkörper von alten Mainboards montiert. Mit 1K Wärmeleitkleber von Reichelt (so grünes, sirupartiges Zeugs)
Die Beinchen vorher etwas hochbiegen, Litze dranlöten und die Lötstelle einschrumpfen :slight_smile:
Wa sich auch ganz hervorragend macht, durchgebrannte MR16 Halogenspots mit der Diamantscheibe aufflexen (hinten die Birne mit den Stiften kappen) und die LED mit KK einkleben 8)
Eine LED muß immer mit Konstantstrom - niemals mit Konstantspannung betrieben werden. Ich habe da eine sehr simple Schaltung, ohne “Vogelfutter” mit handlichen und handelsüblichen Bauelementen - und sogar getaktet. Ein eigentlich für konstante Spannung designtes IC habe ich als KSQ “missbraucht” :stuck_out_tongue:
Kleiner Schönheitsfehler ist, das 1,23V am Widerstand verbraten werden. Bei einer LED vom Wirkungsgrad her nicht so pralle. Aber wenn man mehrere hintereinander schaltet, sieht die Welt schon wieder ganz anders aus.
Pin 5 kann man auch von Masse wegnehmen, mit 1K gegen 5V legen und mit einem npn Transistor gegen Masse dann mit einem Digitalen Ausgang schalten (10K Basiswiderstand nicht vergessen)
An/Aus oder PWM zum Dimmen geht auch.

Gruß Gerald

Mit einer Spannungsquelle durch Einstellen der Spannung eine Power-LED Serie betreiben, halte ich auch für riskant. Da sieht der DC-DC Konverter deines ersten Links ( mit den 2 Potis ) schon vertrauenswürdiger aus. Geralds "Missbrauch" eines LM2576 ist schon deutlich besser als eine ähnliche ungetaktete Schaltung mit LM317.

Sehr schön auch, dass mit dem Pin 5 das Ganze PWM-dimmbar ist.

Der Strom wird halt durch den Spannungsabfall des gesamten Stroms an einem Widerstand eingestellt, der also einmal die Leistung 1.25V * 350 mA , also > 1/4W, und zum anderen "genau" den gewünschten Wert haben/halten sollte. Optimaler wäre sogar eine "passende" positive Temperatur-Abhängigkeit, die den Strom bei steigender Temperatur etwas runterregeln würde.

Ob in meinem LED Driver effektiv was anderes die Regelung bewirkt, weiss ich natürlich nicht. Ist halt praktisch, dass er gleich an 230V betrieben werden kann und schon sein eigenes Gehäuse hat.

Wa sich auch ganz hervorragend macht, durchgebrannte MR16 Halogenspots mit der Diamantscheibe aufflexen (hinten die Birne mit den Stiften kappen) und die LED mit KK einkleben

Schöner Recycling- Tip! Ist zwar sicher nicht ganz so hell wie 20W Halogen, aber so macht man aus diesen 1W 120° LEDs einen Spot-Strahler, wenn man den Fokus des Reflektors findet. Diese Parabol- Reflektoren mit Frontscheibe sind einfach zu schade zum Wegwerfen ;) ;) ;)

michael_x: Ob in meinem LED Driver effektiv was anderes die Regelung bewirkt, weiss ich natürlich nicht. Ist halt praktisch, dass er gleich an 230V betrieben werden kann und schon sein eigenes Gehäuse hat.

Bei "selbstimportierten" China Netzteilen hätte ich Bauchschmerzen, was die Sicherheit betrifft. Selbst wenn ich meine Bedenken mal abstelle, hätte der Zoll sicherlich ebenfalls Bauchschmerzen damit. Ein Open Frame Netzteil sollte durchgehen, weil es eben noch keine Fertiglösung ist. ;)

Gruß Gerald

Bei "selbstimportierten" China Netzteilen hätte ich Bauchschmerzen, was die Sicherheit betrifft.

Ein fertiges Gerät mit Netzstecker ist es natürlich nicht. Und dass der Hersteller noch nicht mal was draufgrdruckt hat, was wie CE aussieht, spricht eher für ihn ;) Als Minimal-Import wurde es "von zollamtlicher Behandlung befreit".

Ein vorsichtiger Test hat eine Potentialtrennung der Sekundär-Seite gezeigt und auch das Gehäuse scheint man, selbst im Betrieb, anfassen zu können. Ist also zumindest so sicher wie eine offene Platine ähnlicher Funktion, die ich irgendwo selbst eingebaut hätte.