COB 7Watt zu heiß/falsche Spannung??

Haben Sie produktspezifische Fragen ?

Moderator: T.Hoffmann

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Jumpman1002
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Do, 02.09.10, 18:47

Schönen guten abend!

Ich habe mir die 7Watt COB-Led im Shop gekauft und in meine selbst gebaute Aluminium Schreibtischlampe integriert. Ich habe die COB-Led direkt an dem 12V 800mA Netzteil ausem Onlineshop angeschlossen.

Bild

Ich dachte eig das 8mm dicke Aluprofil sollte zur Kühlung reichen, doch dieses wird nach 15-20 min so heiß das man es kaum noch anpacken kann und fängt an zu flackern, so sind mir schon nach kurzem Gebrauch (~20min) ca 4 der 48 Microleds der COB durchgebrannt :( Ich habe keine Wärmeleitpaste benutzt, doch nach entfernen des leichten Grades an der COB-Led sollte dies doch eig ausreichen, oder? Da ja auch das gesamte Alu-Profil dermaßen heiß wird, das man es kaum anfassen kanm.

Die Spannung und Stromstärke ist doch eig auch passend... da man die Cob-Led laut Datenblatt mit bis zu 1000mA bei 12,2V betreiben kann.

Kann mir jemand rat geben wie ich dem Hitzeproblem, bzw. durchbrennen der COB-Led entegehen kann?
Nachdem nun einige (wenige) der 48 Leds der COB durchgebrannt sind, müsste jetzt nicht (falls) ein größer Widerstand verbaut werden??

Mfg
Chris
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Achim H
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Do, 02.09.10, 19:39

Willkommen im Forum.

Ein ganz großer Fehler, keine Wärmeleitpaste/-kleber zu verwenden. Diese gleicht minimale Unebenheiten aus, sodass die Betriebswärme der Led/des COB-Modul flächig und nicht punktuell an den Kühlkörper übertragen werden kann. Wenn die Betriebswärme nicht schnell genug abbgeführt wird, heizt diese sich immer weiter auf und nach und nach sterben die eingebauten Leds den Hitzetod. Also: Wärmeleitpaste/-kleber verwenden.
uwe44k
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Do, 02.09.10, 19:46

Aber bei diesem ist ja die ganze Alukühlplatte heiß geworden, das schließt aus das das die LED's nur punktuell gekühlt worden sind!?
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Beatbuzzer
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Do, 02.09.10, 19:54

Nicht unbedingt, auch bei schlechtem Wärmeübergang können sich die Anbauteile wie Kühlkörper oder Aluklötze erwärmen, nur halt nicht ganz so stark und nicht ganz so schnell.

Aber in diesem Fall ist noch mehr faul, als nur der Wärmeübergang, denn ein Kühlkörper, den man nicht mehr anfassen kann, ist für LEDs nicht die beste Lösung.

Wie viele hast du verbaut, ich tippe zwei?
Wie hast du sie ans Netzteil angeschlossen, parallel ohne KSQ oder Widerstand?

Auch wird das Netzteil für 2 Module nicht reichen, denn ohne alles zieht ein Modul ohne irgendwelche strombegrenzenden Maßnahmen schon weit mehr als die erlaubten 800mA. Und das Netzteil scheint die auch vorübergehend zu liefern, denn sonst hätten die Module nicht schon nach wenigen Minuten Zahnlücken bekommen...
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Achim H
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Do, 02.09.10, 19:55

Die Frage ist aber, wieviel Grad die Platte erreicht. Bei 70 Grad verbrennt man sich schon die Flossen, die Leds verkraften diese Temperatur aber anstandslos (wenn Paste oder Kleber dazwischen eingebracht wurde). Ohne Paste/Kleber könnten die Leds schon jenseits der erlaubten Betriebswärme sein. Außerdem wird das Modul mit 12V @800mA versorgt. Und das sind schon knapp 10 Watt.
Jumpman1002
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Do, 02.09.10, 20:17

Danke erstmals für die Antworten ;)

Also:

Ich habe ein 7Watt COB-Modul verbaut. Dieses habe ich direkt an das Netzteil angeschlossen (laut Daten möglich).
Also die Aluplatte ist tatsächlich sehr heiß geworden, ich habe einen Tropfen Wasser auf die ALuleiste gegeben und konnte zusehen wie dieser laangsam verdampft.... wie ist das möglich, ich habe mir passende KKs für die COBs angeguckt die wesentlich kleiner dimensioniert sind, als mein 8mm dickes Aluprofil.

Das Modul hält bis 120° aus, oder? Wahrscheinlich würde die Wärmeleitpaste tatsächlich etwas helfen, aber mich wundert dennoch dass das ganze Profil so heiß wird...

MfG
Chris
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Achim H
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Do, 02.09.10, 20:39

Wasser verdunstet schon sichtbar bei ungefähr 80 Grad und nicht (wie man meinen könnte) erst bei 100 Grad (Siedepunkt).

Dein 8mm dickes Alublech ist auch nicht wirklich 8mm dick. Dort wo das Modul verbaut ist, ist die Platte ausgefräst also wesentlich dünner als der Rest. Folglich muss über dieses dünne Material auch wesentlich mehr Wärme übertragen werden. Da das aber nicht oder nur bedingt funktioniert, steigt die Temperatur des Modul schneller an, als diese abgeführt werden kann.

Für eine gute Wärmeübertragung (neben Wärmeleitpaste/-kleber) muss die Montagfläche ausreichend dick sein. Für eine gute Kühlleistung, muss der Kühlkörper viel Oberfläche besitzen.
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andih1
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Do, 02.09.10, 23:37

Jo, kann meine Vorredner nur bestätigen:
1.Fehler: Keine Wärmeleitpaste. Vermute mal, dass nach einigen Minuten Brenndauer die 120°C an der LED selbst erreicht sind. Solltest du unbedingt noch nachbestellen, fall du keine Zuhause hast. (Leute die gerne an PCs rumbasteln haben oft auch irgendwo Wärmeleitpaste rumliegen. Du brauchst ja nicht viel.)

2.Fehler: Du hast an deinem Aluprofil fast keine Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebung. Ich versuch hier mal möglichst einfach und praxisbezogen ein bischen Thermodynamik einzubringen: Natürlich hast du über die ganze Länge einiges an Oberfläche und es wird auch Wärme nach hinten abgeleitet, aber du hast, wenn der Stationäre zustand erreicht ist, einen ewig langen Temperaturgradienten (Temperatur steigt zur LED hin an) über den gesamten Stab mit reativ hoher Temperatur an der LED. Die LED sitzt ja nur am Ende des Aluprofils.
Einfach gesagt: Du brauchst viel Oberfläche möglichst nah an der LED. Außerdem musst du drauf Achten, dass die Wärme an der LED selbst erst ein mal in möglichst alle Raumrichtungen effektiv abgeführt werden kann, bis du genug Oberfläche durch Kühlrippen erzeugen kannst. (Also nach oben und zu den Seiten durch gut Wärmeleitendes Vollmaterial. In Strahlrichtung ist es ja nicht möglich). Die übrige Materialstärke am Grund der Tasche kann bei dir ja nicht mehr all zu groß sein. Somit wird die Wärme fast nur zu den Seiten abtransporitiert.
In deinem konkreten Fall würde ich noch einen alten CPU-Kühler ohne Lüfter oder Chipsatzkühler (die sind teilweise relativ klein und keinen halben meter hoch /oder selbst einen passenden fräsen) mit Wärmeleitpaste von oben auf das Aluprofil schrauben (direkt über der LED) und evtl. zusätzlich an den Rändern um die eingfräßte Tasche möglichst viele Kühlrippen einsägen oder fräsen (2 bis 5mm nut- und rippenbreite). Du solltest jedoch nicht gleich hinter der Tasche eine tiefe Kühlrippe bis nah an den Kabelkanal einfräsen, da du damit wieder die Wärmeableitung in das Flachprofil behindern würdest.
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Chipsatzkühler gibts für ca. 5€. Aber ich kenne ja die Abmessungen von deinem Aluprofil nicht.
Kühlrippen sind von der Temperaturverteilung in der Rippe übrigens besser, wenn der Fuß dicker ist als die Spitze der Rippe, jedoch werden der einfachheit halber meist gleichdicke Rippen hergestellt.
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ryestone
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Fr, 03.09.10, 10:19

Das ist doch mal ein gutes Lehrbeispiel, wie man es nicht machen sollte:
Völlig uninformiert einfach mal anschließen, Netzgerät mit einem maximalen Strom von 800 mA wie eine Konstantstromquelle einsetzen und Wärmemanagement Pi x Daumen.
@ andih1: Sehr anschaulich erklärt, diesen Beitrag kann man mal zukünftigen Anfängern a empfehlen! (--> *****)
Falo
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Fr, 03.09.10, 10:50

Verstehe ich das richtig das du das 7 Watt COB Modul direkt an dieses Netzteil angeschlossen hast ?
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... A-12V.html


Wenn ja dann ist das kein Wunder das das nicht klappt. Du must vor den COB eine Konstantstromquelle vorschalten sonst wird entweder das COB oder das Netzteil überlastet.

Bei den Schaltnetzteil ist in der regel KEINE Strombegrenzung drin man kann also aus den 12 Volt 800mA durchaus auch mehr ziehen nur wird es dann überlastet und irgentwann wird es sich dann verabschieden.

Zwar steht in den Artikelblatt drin das die COB bei 12,2 Volt 'nur' 1000mA braucht nur sind das halt ca werte so kann es sein das die COB auch schon bei deinen 12 Volt mehr Strom zieht deswegen ist eine KSQ zwingent erforderlich.

Zumal der Strom auch bei höheren Temperaturen immer weiter steigt und damit wird deine LED und dein Netzteil noch weiter überlastet.

Und meiner Meinung nach kann dein Profil auf jeden fall die 7 Watt ausreichend für die LED abführen wenn die LED vernünftig mit Wäremeleitpaste/Kleber montiert ist und du den Strom mittels KSQ begrenzt.

mfg
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Fr, 03.09.10, 11:42

Auch wenn ich's in den Kommentaren schon mehrfach erwähnt habe: es scheint hier außer Falo und mir noch niemandem der fatalste Fehler aufgefallen zu sein: es fehlt jegliche Strombegrenzung!

Das Problem steigt exponentiell noch dadurch an, dass bei höherer Temperatur die Durchlassspannung der LED sinkt, wodurch der Strom rapide ansteigt, gerne auch auf mehrere Ampere! Von der Fläche her dürfte dieses Alu-Profil eigentlich bequem ausreichen, um 7 Watt abzuführen und auch anfassen müsste noch möglich sein (an der Ausfräsung sollten aber noch mindestens 5 mm Stärke übrig sein, um 7 Watt auf der kleinen Fläche schnell genug an den Rest weiterleiten zu können)!
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ryestone
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Fr, 03.09.10, 11:50

Was wollte ich wohl damit zum Ausdruck bringen:?
Netzgerät mit einem maximalen Strom von 800 mA wie eine Konstantstromquelle einsetzen
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Fr, 03.09.10, 15:03

Sorry, Deinen Post hatte ich doch glatt komplett übersehen :oops:
Jumpman1002
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Fr, 03.09.10, 15:40

Vielen Dank für die Antworten!

...das mit der Konstantstromquelle war mir tatsächlich nicht bekannt (gefährliches Halbwissen) :oops:
Ich dachte es würde reichen ein "passendes" Netzteil zu verwenden. Dann muss ich mir noch einige Sachen besorgen, um die Led betreiben zu können.

MfG
Chris
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ryestone
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Fr, 03.09.10, 16:30

Vor allem, wie gesagt, nütze dieses Forum, um Dich etwas fachkundig zu machen. Es gibt natürlich auch schöne Bücher oder andere Informationsquellen.
jkunz
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Mi, 08.09.10, 23:04

andih1 hat geschrieben:und evtl. zusätzlich an den Rändern um die eingfräßte Tasche möglichst viele Kühlrippen einsägen oder fräsen (2 bis 5mm nut- und rippenbreite).
Das ist zu eng. In solch engen Spalten findet keine "freiwillige" Konvektion statt, da die Reibung der Luft an der Oberfläche (Strömungsgradient...) zu groß ist. Alles was man in PeeCees an Kühlern findet setzt erzwungene Konvektion, sprich einen Lüfter, voraus. Da reicht schon das laue Lüftchen des Netzteillüfters aus um einen großen Unterschied zu machen.

Des weiteren sollte es grad bei einem passiven Kühler kein blankes Metall sein. Siehe Emissionsgrad und Wärmestrahlung.
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andih1
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Mo, 13.09.10, 22:56

jkunz hat geschrieben:Das ist zu eng. In solch engen Spalten findet keine "freiwillige" Konvektion statt, da die Reibung der Luft an der Oberfläche (Strömungsgradient...) zu groß ist.
Das "keine" ist ja wohl nicht ganz Richtig. Da Luft kein Festkörper ist, hast du trotz Reibung bei Temperaturunterschieden immer eine Bewegung, die Frage ist nur wie schnell.(Dass die Geschwindigkeit genau auf der Oberfläche null ist kann ich schon mal sagen) Hab jetzt aber auch keine Lust die freie Konvektionsgeschwindigkeit (den Gradient) und abgegebene Leistung zu Berechen (Ham wir aber letztes Jahr oft in Thermodynamik gemacht). Da würd ich noch lieber eine FEM Simulation machen (Wäre aber wahrscheinlich genauso viel Zeitaufwand, jedoch könnt ich dann noch relativ einfach die Strahlung mit reinnehmen).
Sicherlich würden die Einfräsungen nur einen kleinen zusätzlichen Kühleffekt bringen, zumal das Aluprofil ja nur 8mm hoch ist. Wär schon möglich, dass die 2 bis 5 mm zu wenig sind. Man hat aber auch an den Seiten nicht so arg viel Platz zur Verfügung. Die Stegbreite wär doch eine schöne Optimierungsaufgabe, wenn mans Aufwändig machen will. Vielleicht lohnt sich der ganze Aufwand mit dem Einfräsen aber gar nicht...
jkunz hat geschrieben:Des weiteren sollte es grad bei einem passiven Kühler kein blankes Metall sein. Siehe Emissionsgrad und Wärmestrahlung.
Bin eigentlich davon ausgegangen, dass die Wärmestrahlung bei so geringen Temperaturen vernachlässigbar ist. Aber stimmt schon: Es ist wahrscheinlich einfacher die ganze Aluschiene zu eloxieren, als dran rumzufräsen und würde evtl. einen größeren Effekt bringen.
Hab mal überschlagen: Eine glatte Fläche mit 10x10cm würde bei 60° Oberflächentemp. und 30°C Umgebung wahrscheinlich ca. ein halbes Watt mehr Wärme abstrahlen, wenn das Alu eloxiert ist. (Wenn ich mich nicht verrechnet hab)
Falls jemand nachrechnen will: Hab jetzt mal diese Emissionsgrade verwendet. (Gerichtet zur Normalen- und Hemisphärischer Emissionsgrad sind ja meist relativ ähnlich) Und nicht vergessen, dass die Umgebung auch Strahlt und der Kühlkörber auch absorbiert. Rippen hab ich nicht berücksichtigt, da sich die Oberflächen zwischen diesen gegenseitig mit der gleichen Temperatur anstrahlen und auch gleiche Emissionsgrade haben. (Da könnte man dann auch die Rippenform berücksichtigen und den gerichteten Gesamtemissionsgrad in Abhängigkeit vom Winkel ins Spiel bringen :o ) Naja, wie gesagt: Hab ganz grob Überschlagen und mit Glück nicht verrechnet. :wink:
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