Andy's Aquarienleuchte

[Am87]

Grüßt euch!
Ich bin neu bei euch im Forum, heiße Andy und bin 28 Jahre alt.

Ich möchte gern mit eurer Unterstützung meine erste DIY Aquarienleuche selber bauen.
Eingelesen hab ich mich reichlich in dieses Thema, dennoch gibt es paar Unstimmigkeiten.

Die Lampe die ich bauen werde, wird den einen oder anderen an die Aqualighter Modelle von Collar erinnern.
Den Kühlkörper werde ich mit auf Arbeit selbst Fräsen, da ich einfach nix fertiges finde was mir gefällt oder wo der Preis stimmt.

Arbeiten wollte ich gern mit den "SmartArray Modulen"

Um genau zu sein
2x SmartArray L6 LED-Modul, 4W, kaltweiß 6500K
1x SmartArray L6 LED-Modul, 4W, warmweiß 2700K

Als Netzteil hab ich mir das
"Konstantstromquelle IP67, 230V Eingang, 350mA 3-12x 1W LEDs"
Rausgesucht.

Müsste ja soweit richtig sein oder?

Mein Problem liegt jetzt eigentlich darin, daß ich die ganze Lampe gern dimmen wollte, dazu hätte ich gern einen einfachen Poti in das Gehäuse eingelassen. Da hört es aber bei mir auf!

Geht das überhaupt?
Wenn ja welchen soll ich nehmen?


Mein zweites Problem ist die "Unterseite" der Lampe.
Die wollte ich gern "ausharzen", dazu bin ich aber gar nicht fündig geworden. Dieses Harz sollte ja sauber verlaufen und so Klar aushärten wie nur möglich!

Ich hoffe ihr könnt mir helfen!
Gruß Andy!

[Achim H]

Willkommen im Forum.

Darf man fragen wie groß Dein Aquarium ist?


Die SmartArrays L6 produzieren mit 350mA bestromt:
1x warmweiß (2700K), 439 Lumen: 439 Lumen.
2x kaltweiß (6500K), 520 Lumen: 1040 Lumen.

Mischfarbe: 1479 Lumen @ 4317K.

1479 Lumen entsprechen dem Licht einer 98 Watt Glühlampe.

Die Vorwärtsspannung aller Arrays beträgt 3x ca. 12,2V = ca. 36,6V.
Die von Dir ausgesuchte Konstantstromquelle würde passen.
Allerdings kann dort kein Dimmer vor- oder nachgeschaltet werden.

Alternative Konstantstromquellen:
Alle Links zu Elpro.
Meanwell LPF-16D-42 (23,1 - 42V @ 0,39A, dimmbar per 100k Poti, 1-10V Steuerspannung oder 10V PWM).
Meanwell LPF-16D-48 (26,4 - 48V @ 0,34A, dimmbar per 100k Poti, 1-10V Steuerspannung oder 10V PWM).

Erforderliches Potentiometer:
Link zu Elpro.
Poti 100k

Hinweis:
Elpro hat Nettopreise, zuzüglich 19% MwSt. + Versandkosten.

[Am87]

Huhu Achim,
Danke für dein Beitrag!
Das Becken wir voraussichtlich 40x30x30 sein.
Die von die vorgeschlagenen Netzteile machen einen recht guten Eindruck! Ist echt ne Überlegung werte! DANKE für den Vorschlag.



Wäre es auch denkbar einen kleinen KSQ mit Poti in die Lampe zu integrieren und das ganze mit einem Laptop Netzteil zu betrieben?

[Achim H]

Huhu

Auch Huhu.

Mittels Poti können nur wenige Niedervolt-Konstantstromquellen betrieben werden. Der überwiegende Teil benötigt die Pulsweitenmodulation (PWM) eines PWM-Dimmer oder eine 1-10V Steuerspannung.

Wenn die Spannung des LapTop-Netzteil ausreicht (max. 35V DC), kann dieses Netzgerät ebenfalls genommen werden.
Die meisten Niedervolt-Konstantstromquellen sind StepDown (Abwärts)-Wandler.
Die Eingangsspannung in die Konstantstromquelle muss höher sein, als was am Ausgang heraus kommen soll.

Die Effizienz insgesamt wird sehr wahrscheinlich schlechter sein, als bei einer netzbetriebenen Konstantstromquelle (Netzgerät mit integrierter Konstantstromquelle). Die Effizienzen beider Geräte werden miteinander multipliziert.

Beispiel:
Effizienz Netzgerät: 85%.
Effizienz Konstantstromquelle: 90%.
Effizienz insgesamt: 85% x 90% = 76,5%.

[Am87]

Huhu Achim!

Im Klartext wäre is effizienter ein von dir vorgeschlagenen Netzgerät zu wählen?

Ok wo genau sind die Unterschiede bei den 2 von dir vorgeschlagen Geräten?

[Achim H]

Die Unterschiede bei den Konstantstromquellen sind
- ein verschieden großer Ausgangsspannungsbereich.
- ein geringfügig anderer Strom.

Das LPF-16D-42 liefert 23,1 - 42V @ 0,39A (390mA).
Das LPF-16D-48 liefert 26,4 - 48V @ 0,34A (340mA).

Für die 3 SmartArrays L6 sind beide Konstantstromquellen geeignet:

Mit der
- LPF-16D-48 leuchten die Leds einen Hauch dunkler (-10mA = ca. 3% weniger hell) ...
- LPF-16D-42 leuchten die Leds einen Hauch heller (+40mA = ca. 11% heller) ...
im Vergleich mit der von Dir ausgesuchten KSQ mit 350mA.

Mit einem geringfügig anderen Strom verändert sich auch die Vorwärtsspannung der Arrays und damit verbunden auch die Leistung.
Mit dem LPF-16D-48 sinkt die Leistung um ca. 0,7 Watt.
Mit dem LPF-16D-42 steigt die Leistung um ca. 1,5 Watt (ca. 1,05 Watt mehr Wärme, die weggekühlt werden muss).

[Am87]

Wie konnte ich das nur übersehen?!? Ich Dussel....

Dank dir wie Sau!

Ich werde hier bebildert weiter berichten sobald ich soweit bin!

[Am87]

Hat jemand wegen dem Harz ne tolle Idee?

[Borax]

Ja. Lass es. Am besten gar nichts machen, und wenn doch, dann in einigem Abstand (mind. 5mm! - mir ist schon mal eine zu nah montierte dünne Plexi-Scheibe zerschmolzen) eine hoch-transparente Plexiglasscheibe montieren. Oder gleich professionelle Alu-Pofile mit Abdeckung nehmen (z.B.: http://www.ebay.de/itm/LED-ALU-Profil-1 ... 1094281797 - ich hab Typ-7 (30061) für meine Smart Arrays verwendet). Die reichen aber bei Dir nicht als alleiniger Kühlkörper!

[Am87]

Huhu,

Hier geht's weiter!

Gestern hab ich den Kühlkörper soweit fertig gemacht.
Hab ihn aus 30x20 Alu nach meinen Vorstellungen gefräst.

Aber seht selbst.

[Achim H]

Hab ihn aus 30x20 Alu nach meinen Vorstellungen gefräst.

Warum fragst Du nicht vorher?
Mit den paar flachen Rippchen bekommst Du die ca. 13 Watt Leistung = ca. 9 Watt Wärmeleistung möglicherweise nicht in den Griff.

Nur mal zum Vergleich:
Der SK566 von Fischer Elektronik hat deutlich größere Rippen, bei annähernd gleichem Querschnitt, aber nur eine Kühlleistung von ca. 4K/W (nur bei senkrechter Montage).

Bild des SK566
Bei 200mm Länge ist die Kurve schon fast waagerecht, da passiert nicht mehr viel. Selbst wenn der Kühlkörper 400mm = 40cm lang wäre.

Die Ausrichtung spielt auch eine Rolle.

Waagerechte Montage, Kühlrippen nach oben = 70% Wirkungsgrad.

Bei 9W Wärmeleistung würde der Kühlkörper 9W x 4K/W / 0,7 [70%] = 51,43K = 51,43°C wärmer als seine Umgebung werden. Bei 25°C Raumtemperatur wärst Du schon bei 76,43°C --> das ist sehr viel (schon fast zuviel)

Deine Rippen sind deutlich flacher, dadurch weniger Oberfläche.
Der Kühlkörper wird sehr viel heißer werden. Und mit ihm auch die Leds.

[ustoni]

Bei 9W Wärmeleistung würde der Kühlkörper 9W x 4K/W / 0,7 [70%] = 51,43K = 51,43°C wärmer als seine Umgebung werden.

Das wäre nur dann richtig, wenn die Wärmeleistung annähernd punktförmig in der Mitte des Kühlkörpers eingespeist würde. Nur für diesen Fall gilt der in der Grafik angegebene Wärmewiderstand.

Hier verteilt sich die Leistung aber auf 3 Smartarrays mit einer Länge von je 5 cm.
Deshalb kann man den angenommenen 20 cm langen SK566 gedanklich in 3 Teilstücke zu je 6,7 cm aufteilen. Jedes Teilstück hätte dann einen Wärmewiderstand von ca. 4,8 K/W.
Die Temperaturdifferenz beträgt dann also nach dieser Rechnung
3W x 4,8K/W / 0,7 [70%] = 20,5K,
die Kühlkörpertemperatur bei 25°C Umgebungstemperatur also ca. 45,5°C.
Da der Wärmewiderstand von Kühlkörpern von Fischer bei recht hohen Temperaturdifferenzen (60°) angegeben wird, muss man hier noch mit Faktor (ca.) 1,4 korrigieren, also 20,5K x 1,4 = 28,7K.
Zu erwarten wäre also eine Kühlkörpertemperatur von 53,7°C.

Der Kühlkörper ist für die drei Smartarrays völlig ausreichend.

[Achim H]

Der Kühlkörper ist für die drei Smartarrays völlig ausreichend.

Der Kühlkörper ja, aber nicht das Teil, was der Kollege gefräst hat.
Den Kühlkörper hatte ich nur als Vergleich genannt.

Der Kühlkörper hat aber ca. 2,4x soviel Oberfläche wie das gefräste Konstrukt des Kollegen.

[Am87]

Guten Morgen miteinander,
Ihr 2 habt schön verständlich gerechnet und erklärt! Find ich super!
Danke dafür!

Jedoch gibt mir eins immer zu denken, und zwar, das leidige Thema Theorie und Praxis....

Zum Beispiel das 1er Modell von Aqualighter.
Das hat Maße von 300 x 41 x 7,5 mm
Und kühlt 9 Watt weg....
Verbaut sind die OSRAM Duris E5 Cool White LEDs.

Das Teil wird bei 22°C Zimmertemperatur ca. 31°C warm....

Und deshalb hab ich mir bei meinem Kühlkörper keine Gedanken gemacht....

[Borax]

Ich würde mir da auch keine so großen Gedanken machen. Zur Not halt ein wenig mit dem Strom runter gehen, falls es wirklich zu heiß wird.

Jedoch gibt mir eins immer zu denken, und zwar, das leidige Thema Theorie und Praxis....

Genau. Und das halbwegs stimmig zu berechnen ist sehr aufwändig. Wobei Deine 'Kühlrippen' vmtl. wirklich so wenig bringen, dass man sie fast vernachlässigen kann....

[ustoni]

Und deshalb hab ich mir bei meinem Kühlkörper keine Gedanken gemacht....

Brauchst Du auch nicht.

Ich wollte damit auch nur ausdrücken, dass die Rechnerei mit Wärmewiderstand zu unsinnigen Ergebnissen führt, wenn sich die abzuführende Wärmeleistung auf eine längere Strecke verteilt.

Ich habe vor wenigen Monaten eine Schreibtischlampe mit der MaxLine 35 gebaut. Die LED-Leistung beträgt dabei 7 W, verteilt auf einer Länge von ca. 25 cm. Als "Kühlkörper" dient dabei ein Alu-Flachprofil mit 4 cm Breite und einer Stärke von 3 mm. Die Oberseite ist dabei sogar noch grundiert und mit einem relativ dick auftragenden Effektlack lackiert. Dabei stellt sich eine Temperaturdifferenz von 11°C ein. Selbst mit einer MaxLine 70 und 14W LED-Leistung würde die Temperatur des Profils gerade mal ca. 40°C erreichen.

Bei Deinem Kühlkörper wird die Wärme aufgrund der Dicke des KK noch deutlich besser verteilt und abgeführt werden.

Wenn Dein Projekt fertig ist, kannst Du das Ergebnis ja mal posten; wird sicher interessant.

[R.Kränzler]

Die MaxLine ist kein wirklich relevantes Beispiel, denn die sind so konstruiert, dass schon sehr viel Wärmeabstrahlung über die Kupferflächen der Platine stattfindet. Bei gemäßigtem Strom kann das alleine schon ausreichen, bei der 14er allemal.

[Achim H]

Zum Beispiel das 1er Modell von Aqualighter.
Das hat Maße von 300 x 41 x 7,5 mm
Und kühlt 9 Watt weg....

Diese Leuchte hat 9 Watt Gesamtleistung, nicht 9 Watt Wärmeleistung.
Die 3 SmartArrays haben ca. 13 Watt Gesamtleistung.

[ustoni]

Die MaxLine ist kein wirklich relevantes Beispiel,

Naja, die Bestückungsdichte der MaxLine 70 ähnelt schon sehr der Bestückungsdichte des L6-Moduls. Von gemäßigtem Strom war hier nirgendwo die Rede. Die Leistungsdichte ist bei der MaxLine 70 zwar mit 0,5 W/cm geringer als beim L6-Modul mit 0,85 W/cm, das Prinzip bleibt aber das Gleiche.

Die sinnvoll anwendbaren Abmessungen einer Kühlfläche werden durch die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Materials begrenzt. Ausgehend von der Wärmequelle wird die Energie über eben dieses Material gleichmäßig in alle Richtungen verteilt. Dabei kommt es abhängig von der Entfernung zur Wärmequelle zu einem Temperaturgefälle. Gleichzeitig wird über die durch die Entfernung entstehende Fläche Wärmeenergie an die Umgebung (Luft) abgegeben. Die ideale Form für eine Kühlfläche wäre daher ein Kreis. In der Praxis reicht hier die Annahme eines Quadrats.

Bei Strangkühlkörpern errechnet sich eine Seitenlänge des Quadrats aus der Summe von Breite + 2 x Höhe. In den meisten Fällen wird deshalb der optimale Wärmewiderstand eines Strangkühlkörpers bei einem Verhältnis von Breite zu Länge = 1:2 erreicht. Eine weitere Vergrößerung dieses Verhältnisses, also der Länge, bringt keine nennenswerte Verbesserung des Wärmewiderstands.

Auf diese Art lässt sich durchaus auch die Wirkung des von Am87 gefrästen Kühlkörpers abschätzen.
Wie Borax schon völlig richtig angemerkt hat:

Und das halbwegs stimmig zu berechnen ist sehr aufwändig.

Mit den simplen Mitteln, die ich hier anwende, kann ich dies auch nur grob abschätzen.
Ich gehe mal anhand der Fotos von einer Länge von etwa 20 cm aus. Der Kühlkörper hat eine Breite von 3 cm bei einer Höhe von 2 cm. Diesen falte gedanklich auf. Aufgrund der Fräsungen auf der Unterseite und der oben eingefrästen Kühlrippen gehe ich von obiger Gleichung aus und setze die vergleichbare Breite auf 2cm + 3 cm + 2cm = 7 cm. Der Kühlkörper würde folglich einem Alu-Flachprofil von 7 cm Breite und einer Stärke von 3 mm entsprechen. Optimale Kühlwirkung hat also eine Fläche von 7 x 7 cm, also 4900 cm².

Übertragen auf das Nomogramm für quadratische Kühlflächen ergibt sich ein Wärmewiderstand von:

knapp über 10 K/W. Der Wärmewiderstand wird etwas niedriger liegen, da 2 x 2 cm der Fläche (Seitenwände) senkrecht stehen. Also bei ca. 10 K/W oder etwas niedriger.

Der so ermittelte Wert gilt allerdings ebenfalls für eine annähernd punktförmige Einspeisung der Wärmeleistung. In der Praxis wird der Wärmewiderstand deutlich niedriger liegen.
Der Worst-Case wäre folglich eine Temperaturdifferenz von 30°C. In der Praxis wird diese deutlich niedriger liegen.

Angebot meinerseits (zocke ganz gerne):
Ich wette um eine MaxLine 70, dass die von Am87 gemessene Temperatur des Kühlkörpers 60°C (bei 25°C Umgebungstemperatur) nicht überschreitet.
Ich nehme (sicherheitshalber) maximal 3 Wetten an.

Edit:
Ist zu langweilig. Ich erweitere die Wette um ein beliebiges COB-Modul (von Lumitronix) bei mehr als 50°C.
Natürlich nur 1x.

[Am87]

Is ja der Wahnsinn was ich hier angerichtet habe!

Für die, die es genau wissen wollen.
Das Profil ist 290mm lang...
Die Nuten sind 3breit und 3mm tief
Die inneren Stege 2mm
Und die Randstege 3.5mms
Die Nut für die Platinen ist 6.2mm tief und 10mm breit
Und die Nut für die geplante abdeckscheibe ist 2.2mm.

[R.Kränzler]

Ich wollte bezüglich der MaxLine auch nur darauf hinweisen, dass da eine wesentliche Wärmeabstrahlfläche hinzukommt und die ist auch noch direkt an die Wärmeableitung der einzelnen LEDs angebunden.

[ustoni]

Mein Angebot steht.

[O.Mueller]

Ich lege ein LUMITRONIX-Handtuch drauf ! 1x.

[Am87]

Isses unfair wenn ich mit wette?
Auf ein Handtuch hätt ich richtig Bock!

[ustoni]

Kein Stück!

Allerdings geht's meinerseits um Temperaturen >50°C.

Frag Olaf mal, unter welchen Bedingungen er das Handtuch abgibt.