Versorgung 7x NF2L385AR

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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dieterr
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Sa, 06.02.16, 12:38

Hmm, eigentlich habe ich mir das (vorher) einfacher vorgestellt 7 St. NF2L385AR zu betreiben. Jede LED soll mit ca. 120mA betrieben werden, laut Datenblatt komme ich dabei dann auf ~44V Spannung. Die ganze Schaltung sollte möglichst kompakt sein und max. 25mm hoch. Anschluss direkt am Netz / Kabel an der Wand.

Leider finde ich keine KSQ 240V auf ~45V/120mA, falls jemand hier was weiß, bitte gerne. Auch Umbau von 300/350mA (o.ä.) auf 120mA wäre OK.
Also Plan B: 240=>12V/24V und 120mA Konstanstrom-Booster auf ~45V: ebenso schwierig, da deren obere Spannungsgrenze bei 40V liegt. 240V=>48V Netzteile mit ~10W finde ich auch nicht.

Mein aktueller Behelf sieht jetzt so aus: 240=>12V, 2 Kreise (einer mit 3, einer 4 LEDs in Reihe) mit 120mA KSQ-Booster (auf Konstantstrom umgebaute DC-DC step-up Konverter) mit je max. 24V

Das müsste eigentlich funktionieren und bleibt schön klein. Aber so richtig einfach ist es nicht mehr. Und da ich insgesamt 4 Lampen so bauen will, müsste ich 8 Konverter umbauen. Die Lampen sollen übrigens separat voneinander sein, also 1x 240 => 48V und einzelne KSQ gehen nicht. Gibt es denn eine einfachere Lösung, als die von mir beschriebene?

Gruß,
Dieter
Borax
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Sa, 06.02.16, 21:59

Auch Umbau von 300/350mA (o.ä.) auf 120mA wäre OK.
Dann ja. Diese KSQ: http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Stromqu ... -IP20.html (geht bis etwa 66V) kann man sehr leicht auf einen niedrigeren Strom umrüsten. Shunt austauschen reicht. Und günstig ist sie auch.
Anleitung siehe: viewtopic.php?f=31&t=7370&p=103374
dieterr
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So, 07.02.16, 11:12

Danke, das hatte ich gesucht. Den Umbau-Thread mit den 700mA-Typen hatte ich zwar mal gelesen, aber irgendwie nicht realisiert, dass es auch mit 350mA Typen gehen kann. :D
dieterr
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So, 07.02.16, 19:55

Und noch eine Frage, diesmal zur Berechnung des Kühlkörpers für die einzelnen LEds. Ich wollte abschätzen, wie groß der sein muss. Also das Excel-Tool von Achim angeworfen und testweise Standardwerte eingegeben (6.7V/200mA) ergibt 1,34W und bei 70% Wirkungsgrad des KK einen Rth von 13,05. Klingt vernünftig.

Die LED selbst ist im Datenblatt aber schon mit einer thermal resistance von 11-17K/W angegeben. Eigentlich müsste ich jetzt doch von 13 die 11 bzw. 17 abziehen um den notwendigen Kühlkörper zu erhalten. Das macht offensichtlich keinen Sinn, aber wo liegt mein Denkfehler?
ustoni
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So, 07.02.16, 20:23

Was unter diesem Wärmewiderstand zu verstehen ist, steht unter Tabelle 2 im Datenblatt:
RTHJS is Thermal Resistance from junction to TS measuring point.
Wo der TS-Punkt zu finden ist, ist auf Seite 19 des Datenblatts abgebildet.
Es handelt sich also um den Wärmewiderstand zwischen LED-Chip und Kathodenanschluss. Damit kann die eigentliche Chiptemperatur berechnet werden, wenn die Kühlkörpertemperatur bekannt ist.
Die Chiptemperatur liegt also in Deinem Beispiel zwischen 11 K/W x 1,34 W = 14,74°C und 17 K/W x 1,34 W = 22,78°C über der Temperatur des Kathodenanschlusses.

Bei direkter Montage der LED mit Wärmeleitkleber liegt die Chiptemperatur also mit guter Näherung 14,74°C bis 22,78°C über der Kühlkörpertemperatur (Wärmewiderstand des Wärmeleitklebers vernachlässigt). Bei Verwendung der LED auf Alukernplatine muss der (nicht unerhebliche) Wärmewiderstand der Alukernplatine für die Chiptemperatur zusätzlich berücksichtigt werden.
dieterr
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Mi, 10.02.16, 19:46

Prima, zumindest mein Denkfehler ist geklärt. Beides hat nämlich nichts direkt miteinander zu tun, und da ich ja leider den Wärmewiderstand der 10x10 Platine nicht kenne, ist hier mal mit rechnen einfach Schluss.
Also habe ich jetzt den umgekehrten Weg genommen und festgestellt, dass laut der Beschreibung ein 22K/W bzw. 14K/W Kühlkörper für 3W-Leds zur Kühlung gerade so noch reicht. Dann sollte das bei meinen ~1W ja auch ausreichen.
ustoni
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Mi, 10.02.16, 20:28

Bei 1 W sind 22 K/W mehr als ausreichend.

Den erforderlichen Höchstwert kannst Du ganz leicht überschlagen (Wärmeleitkleber/-Paste vernachlässige ich hier wieder, da der Wärmewiderstand selbiger bei korrekter Montage bei 0,1 bis 0,3 K/W liegt):

- Maximal erlaubte Chiptemperatur laut Datenblatt ist 130°C. Das würde aber bereits auf Kosten der Lebensdauer gehen, deshalb ziehe ich hier (willkürlich) 25°C ab. Die Chiptemperatur soll folglich bei maximal 105°C liegen.

- Laut Datenblatt beträgt der RTHJS der LED maximal 17 K/W, bei 1 W macht das also 17°C.

- Der Wärmewiderstand der Alukernplatine ist unbekannt. Hauptverantwortlich für den Wärmewiderstand ist die Isolationsschicht zwischen Lötflächen und Alukern. Je nach Platinenlayout kann er zwischen 5 K/W und 12 K/W liegen. Bei 12 K/W und 1 W ergeben sich also 12°C.

- Die Kühlkörpertemperatur darf also maximal 105°C - 17°C - 12°C = 76°C betragen.

- Die maximale Lufttemperatur sei (im Hochsommer) mit 35°C angenommen.

- Die maximale Temperaturdifferenz des Kühlkörpers darf somit 76°C - 35°C = 41°C betragen.

Es ist also ein Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand von höchstens 41°C/1 W = 41 K/W erforderlich.

Umgekehrt kannst Du bei gegebenem Wärmewiderstand des Kühlkörpers die Chiptemperatur berechnen, indem Du einfach rückwärts vorgehst.
Bei 22 K/W des Kühlkörpers und 35°C Lufttemperatur ergibt sich dann eine Chiptemperatur von 86°C, bei 25°C Lufttemperatur (Normalfall) sogar nur 76°C Chiptemperatur, also alles im grünen Bereich.

In der Praxis wird die Chiptemperatur wahrscheinlich noch niedriger liegen, da bei obiger Rechnung ja die Worst Case Werte für den Wärmewiderstand der LED und der Alukernplatine angenommen wurde.

Hinweis:
Ich habe für die Rechnung bei Alukernplatine und Kühlkörper bewusst die volle LED-Leistung zur Berechnung verwendet. Dadurch wird automatisch der notwendige Korrekturfaktor für Kühlkörper, die für normale Siliziumhalbleiter gedacht sind, einbezogen. Siehe hierzu:
viewtopic.php?f=23&t=21476&hilit=info+fischer
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