LED-Beleuchtung für Verkaufsanhänger

[Gerd12]

Zunächst einmal guten Tag zusammen.

Ich weiß nicht, ob ich hier richtig bin, da ich mich eben erst angemeldet habe.

Zu meinem Anliegen:

Mein Verkaufsanhänger ist derzeit noch mit Halogenlampen bestückt. Genau genommen sind es 2x 400W und 4x 150W im Maximalfall. Es ist nicht immer einfach, Strom auf den Märkten zu bekommen und wenn, dann kommt immer die Frage nach der Leistung. Wenn ich dann sage: "1,4KW", dann wird es schwierig.

Deshalb möchte ich die Strahler durch LED-Lampen ersetzen. Einen dieser "Baustrahler" habe ich schon umgebaut und mit 3 LED a 5W bestückt. Diese in Reihe geschaltet lassen sie sich, über eine KSQ, mit eine Autobatterie betreiben. Die Spannung beträgt an den LED 11,9V bei einen Strom von 1A. Dieser Strahler wird im Betrieb ca. 35°C warm.

Da ich die Leistung wesentlich erhöhen muss, ist mein Problem die Kühlung. Handelsübliche Kühlkörper scheiden aus, da sie ja im Scheinwerfer, zusammen mit der KSQ verbaut werden sollen. Nun könnte ich mir folgende ALU-Platten beschaffen.
1) AlZnCU1,5; AlCuMg1; AlMg3. Vielleicht kann mir jemand einen Tipp geben, welche Legierung am besten geeignet ist?

Sorry für den etwas langen Einstieg, aber ich wollte verdeutlichen, um was es geht.

Gruß Gerd

[Borax]

Hallo Gerd,
welcome on board!

Handelsübliche Kühlkörper scheiden aus, da sie ja im Scheinwerfer, zusammen mit der KSQ verbaut werden sollen.

Wieso? Den Zusammenhang verstehe ich nicht...
Wegen den Legierungen... Am besten wäre Reinaluminium. Aber die Unterschiede sind nicht so groß, daher würde ich die Legierung mit dem günstigsten Preis oder (je nach geplanter Verarbeitung) diejenige verwenden die sich am besten für die geplante Verarbeitung eignet (Löten/Schweißen/Zerspanen...)

[Gerd12]

Hallo Borax, Danke fürs Willkommen.

Ich muss den Kühlkörper im Scheinwerfer unterbringen und habe damit ein Platzproblem. Ausserdem brauche ich eine thermische Verbindung zum (Alu)gehäuse. Momentan bin ich ja erst bei ca. 12W. Bei den großen Scheinwerfern brauche ich aber 90 - 100W. Ich denke, da werde ich Probleme mit der Wärmeabführung bekommen.

PS: Sorry, da hatte ich nicht fertig gelesen. Ich meinte eben, dass ein hoher Kupferanteil die besseren Eigenschaften bietet. Der Preis ist bei diesem Lieferanten seltsamerweise gleich.

[Achim H]

Bei legierten Metallen stehen die Hauptbestandteile immer als erstes, gefolgt von den Metallen mit dem nächst niedrigeren Wert, usw.

Laut Gemmel Metalle (Legierungen) hat AlCuMg1 die höchste Wärmeleitfähigkeit: 1,3 bis 1,7 W/cm°C --> entspricht: 130 - 170 W/(m*K)

Aluminium (Al): 236 W/(m*K)
Kupfer (Cu): 401 W/(m*K)
Magnesium (Mg): 160 W/(m*K)

AlCuMg ist dem Material von Kühlkörpern sehr ähnlich.
Diese haben ebenfalls hohe Anteile an Aluminium (Al) und Magnesium (Mg), meist noch ein weiteres Metall (zum Beispiel: Silizium (Si) oder Zink (Zn)).

Silizium (Si): 150 W/(m*K)
Zink (Zn): 120 W/(m*K)

Insgesamt betrachtet:
Legiertes Aluminium leitet die Wärme grundsätzlich schlechter, ist im Gegenzug aber fester als reines Aluminium.

[Gerd12]

Das ist doch mal eine klare Aussage.

Ich danke Dir, Achim H. Daran werde ich mich orientieren und morgen gleich bestellen.

[Gerd12]

Mal eine Frage in die Runde.

Die LED "Seoul Z P4 weiß, 240 lm" wird von lumitronix zu einem Preis von € 2,99 angeboten. Ab 50 Stk. kostet sie €1,99. Eine Einzelbestellung zum Testen verbietet sich aufgrund der Versandkosten.

Hat jemand Erfahrung mit dieser LED? Ich würde mich über Informationen und Testergebnisse sehr freuen.

[Achim H]

1,99 EUR ohne Platine.
Mit Platine kostet sie 2,99 EUR/ ab 56 Stück.
6300 Kelvin (kaltweiß), max. Leistung: 3,7 Watt, max. 240 Lumen, CRI 75, Effizienz @ max. Strom (1000mA): 64 lm/W
Diese Led ist alt.

Da gibt es bessere.

Nichia NS9W383
5000 Kelvin (neutralweiß), max. Leistung: 2,72 Watt, max. 270 Lumen, CRI 85, Effizienz @ max. Strom (800mA): 99 lm/W
Mit Platine kostet sie 2,89 EUR/ ab 56 Stück.

[Gerd12]

Ja, Du hast natürlich recht, dass die Nichia die besseren Werte hat. Ich habe da noch eine gefunden, die interessant wäre. Nichia NVS219AT mit max. 475 lm. Bei 10 Stk. beträgt der Preis € 2,99. Da muss ich echt überlegen, was ich nehme.

Zuvor hatte ich ja 5W von Reichelt zum Einzelpreis von € 3,95. Nun kosten sie plötzlich € 8,25. Das ist mir nun doch zu heftig. Diese konnte ich problemlos direkt auf eine Aluplatte montieren. Bei den Nichia dürfte es ohne Platine schwierig werden.

[Achim H]

Ich möchte zu bedenken geben, dass eine Led, die mit maximalem Strom betrieben wird, nicht allzulange leben wird. Auch ist sie ineffizienter als mehrere Leds, die mit einem etwas niedrigeren Strom betrieben werden. Diese sind zwar in der Anschaffung teurer, dafür wird die Wärme aber auch über mehrere Aluplatinen verteilt. Sie lassen sich also besser kühlen als eine, die viel Leistung hat. Und viele Leds erzeugen einen weicheren Schatten als eine einzelne Led.

[Gerd12]

Da sind wir uns einig. Ich betreibe die 3 Led nicht mit den max. 1400 mA, sondern mit 1000 mA. Da gibt es ohnehin nur minimale Unterschiede in der Leuchtkraft, aber die Wärmeentwicklung ist erheblich geringer.

Aber eine Frage hätte ich da noch an Dich. Glaubst Du, oder weißt Du, ab eine Aluplatte 60 x 100 x 6mm mit einer guten Verbindung zum Alugehäuse des Scheinwerfers zur Kühlung von 3 LED a 5W ausreicht? Ich bin ja noch immer beim Experimentieren.

[Achim H]

Die Maße entsprechen ungefähr dem PR 101 von Alutronic (50 x 100 x 6mm, senkrecht stehendes Blech).
Dieser würde bei 12 Watt ca. 80 Grad wärmer als seine Umgebung werden. Bei 25°C wären das 25°C + 80°C = 105°C.

Du möchtest insgesamt 15 Watt kühlen und das Blech mit dem Gehäuse verbinden. Bei 25% mehr Leistung müsste das Blech (für eine gleiche Temperatur) auch 25% größer sein. Ich würde das Blech trotzdem noch etwas größer machen. 80°C auf die Umgebungstemperatur gerechnet sind einfach zu viel.

Mein Vorschlag:
mindestens 120 x 80mm bei gleicher Dicke.

[Gerd12]

Ich habe mich nun für die Nichia NVSW219AT entschieden, die ich mit 1000 mA betreiben werde. 20 Stk. kosten mich ca. €60,-.

Damit kann ich 6 Scheinwerfer bestücken. Die 6A kann ich problemlos einer Autobatterie 12V 88AH entnehmen und habe damit genügend Leistung für den 10-Std.-Tag. Ein Netzgerät 14V 10A gibt es für ca. € 30,-, sollte Strom verfügbar sein.

Ansonsten, aufladen kann ich die "Anhängerbatterie" auch über den KFZ-Generator. Das müsste genügen, sollte vorort keine Stromquelle vorhanden sein.

[Achim H]

Ich habe mich nun für die Nichia NVSW219AT entschieden, die ich mit 1000 mA betreiben werde. 20 Stk. kosten mich ca. €60,-.

Wärmeleitkleber brauchst Du dafür auch noch.
Die Klebefläche (Alublech) muss plan sein.

Die 6A kann ich problemlos einer Autobatterie 12V 88AH entnehmen und habe damit genügend Leistung für den 10-Std.-Tag.

Danach ist sie aber auch leer und muss geladen werden.
6A x 10h = 60Ah.

Mit Verringerung der Kapazität sinkt auch die Batteriespannung. Nur im voll geladenen Zustand hat diese eine Spannung von 13,8V.
Nach 6 Stunden ist die Batterie bereits zur Hälfte leer, die Spannung dürfte dann bereits auf unter 12V abgefallen sein.

[Gerd12]

Ja. Ca. 3,6V x 3 = 10,8V. Damit wäre ich im grünen Bereich. Die Kapazität müsste reichen. Ich bevorzuge Wärmeleitpaste und spanne die LED mechanisch vor durch Schraubverbindungen. Das mache ich mit meinem Versuchsscheinwerfer bislang erfolgreich.

[Achim H]

Über eine Sache haben wir noch gar nicht gesprochen: wie willst Du den Strom durch die Leds einstellen?

[Gerd12]

Das mache ich über Konstantstromquellen. Zum Experimentieren verwende ich ein IRF540. Aber ich habe auch eine KSQ fertigestellt mit dem IRZL34N. Beide funktionieren einwandfrei. Da die Spannungsdifferenz zwischen Quelle und Verbraucher gering ist, entsteht kaum eine Erwärmung. Als Emitterwiderstand nehme ich die Rückholfedern von Kugelschreibern, die ich auf die entsprechende Länge bringe. Natürlich eine KSQ pro Scheinwerfer, die Bauteile habe ich schon.

[Gerd12]

Achim h. schrieb:"6300 Kelvin (kaltweiß), max. Leistung: 3,7 Watt, max. 240 Lumen, CRI 75, Effizienz @ max. Strom (1000mA): 64 lm/W. Diese Led ist alt."

Mal noch eine Frage dazu. Kann man generell davon ausgehen, dass eine geringe Zahl "lm/W" wenig Licht und viel Wärme bedeutet? Sind LED mit solch niedrigen Werten veraltet? Schon mal Danke im Voraus.

[Borax]

Kann man generell davon ausgehen, dass eine geringe Zahl "lm/W" wenig Licht und viel Wärme bedeutet?

Ja. Wenn der Wert seriös ermittelt wurde.

Sind LED mit solch niedrigen Werten veraltet?

Nicht unbedingt. LEDs mit hoher Lichtqualität (CRI > 90 - die gab es früher noch gar nicht) haben auch heute noch oft Werte zwischen 70 und 100 lm/W. Alles gleichzeitig (geringer Preis, hohe Effizienz, gute Lichtqualität) geht halt nicht. Je nach 'Einsatzzweck' ist dann die eine oder andere LED besser geeignet. Z.B. ist mir bei meiner Esstischbeleuchtung eine gute Lichtqualität wesentlich wichtiger als das letzte bisschen Effizienz (da verwende ich eine CREE CXA 1512: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 260lm.html bei 400mA - ergibt nur etwa 80lm/W aber mit CRI > 90 ein wirklich super schönes Licht). Bei einer Taschenlampe, Suchscheinwerfer o.ä. wäre mir die Farbwiedergabe dagegen relativ unwichtig, da würde ich nur auf gute Effizienz achten und z.B. eine oder mehrere CREE XM-L 2 U2: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... Lumen.html nehmen (bis zu 150 lm/W bei 0.7A Strom aber Farbwiedergabe halt nur 65)

[Achim H]

Kann man generell davon ausgehen, dass eine geringe Zahl "lm/W" wenig Licht und viel Wärme bedeutet?

Grundsätzlich kann man nur sagen: je höher die Effizienz, desto besser.

Man muss das Ganze immer in Relation sehen:
Highpower-Leds mt xx Watt Leistung haben entsprechend auch viel Leistung, die in Wärme umgesetzt wird.

Sind LED mit solch niedrigen Werten veraltet?

Nein.
Es gibt genügend Leds, die erst vor Kurzem auf den Markt gekommen sind, die eine niedrige Effizienz vorweisen können.
Leds mit einem sehr hohen CRI beispielsweise haben von Grund auf eine niedrigere Effizienz als Standard-Leds.
Die Frage müsste folglich lauten: warum hat diese oder jene Led eine so niedrige Effizienz?

Die Seoul Z-Led P4 ist aber in der Tat alt. Das Datenblatt stammt von Nov. 2008, ist also schon fast 5 Jahre alt. Das Datenblatt ist allerdings auch schon ein paar mal überarbeitet worden (Rev. 06 = 6. Überarbeitung), das bedeutet, die Led ist sogar noch etwas älter.

Der Led-Markt entwickelt sich noch immer: Power-Leds von 2008 sind heute schon mit rund 1 Watt weniger Leistung bei gleichem Output erhältlich. Die Effizienz ist also besser geworden, die Abwärme entsprechend weniger.

[Gerd12]

Vielen Dank für die schnellen, klaren Antworten.

Ich muss gestehen, dass ich mir über die Lichtqualität noch nicht all zu viele Gedanken machte. Bislang experimentiere ich ja mit den LED H5WEH NWS. Das Licht wird dort als "naturweiß" angegeben. Dies hat einen Blauschimmer, den ich aber als angenehm empfinde.

Meine Test-KSQ habe ich nun mit 3 Widerständen aufgebaut, so dass ich nun Ströme von 700mA, 1000mA und 1300mA einstellen kann. Die Lichtunterschiede sind nicht sehr groß. Wenn meine "Nichias" da und montiert sind, werde ich testen, welche Ströme am besten geeignet sind.

[Gerd12]

Nun bin ich etwas unsicher geworden.

Ich habe die Nichia NVSW219AT mit der 10mm-Platine bestellt. Leider gibt es davon keine Abbildung. Die Seul Z P4 hat Lötfahnen, da ist es klar. Gibt es hier ein Bild von diesen Nichia mit Platine? Ansonsten müsste ich bei Lumitronix mal anrufen.

[Loong]

So sieht die LED nackich aus: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... itter.html
Und so die Platine: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/High ... atine.html

Hast Du Dir mal aufgemalt, wie winzig das 10-mm-Platinchen ist?

[Gerd12]

Danke für die Info.

Jetzt habe ich wenigstens einen Anhaltspunkt. Die Befestigungsbohrungen sind natürlich sehr klein. Vielleicht kann man sie ja vergrößern. Das sehe ich dann, wenn ich sie vor mir sehe.

[Loong]

Das sind keine Befestigungsbohrungen, sondern die die Aufnahmeöffnungen für bündelnde Optiken. Platinen dieser Bauform werden üblicherweise aufgeklebt.

[Gerd12]

Upps. Daran sieht man, dass ich mit diesen Bauteilen noch keine Erfahrung habe. Irgendwo habe ich gelesen, dass der Kleber einen wesentlich schlechteren Wärmeübergang hat, als Paste. Irgendwie bevorzuge ich die mechanische Befestigung. Da muss ich mit etwas einfallen lassen. Danke für den Hinweis.

Gut, dass ich es unter "Anfänger" gepostet habe.