Und zwar nicht nur OHNE Kühlkörper, sondern sogar auch *OHNE* Star-Platine, d.h. wirklich nur der nackte Emitter.
Weil ich eine Taschenlampe umbauen will, habe ich mich gefragt, wie hoch man mit dem LED-Strom gehen kann, wenn man keinerlei Kühlkörper an die LED montiert hat. Zu diesem Zwecke habe ich eine Cree XR-E Q2 (neutralweißes warmweiß
) an 2 Litzen gelötet. An den Zuleitungen zur LED fallen 28 mV ab, die habe ich von der Vorwärtsspannung abgezogen (das nur als Info, das hätte man auch einfach ignorieren können).Aufbau:
-Cree XR-E Q2 an 2 Litzen 0,5 mm^2, frei in der Luft "schwebend", LED 45° nach unten geneigt
-Konstantstromquelle mit LM317 und 4,7-Ohm-Shunt, es ergeben sich hierbei 267 mA. Diese KSQ regelt derart schnell, dass die +20 mV im Einschaltmoment definitv nicht durch die KSQ verursacht werden. Mit einem Oszilloskop lässt sich dies verifizieren.
-Oszilloskop parallel zur LED
-Voltmeter parallel zur LED
Messung:
-Mit dem Oszilloskop habe ich ermittelt, dass im Einschaltmoment die Vorwärtsspannung in den ersten 5 Millisekunden sehr schnell um ca. 20 mV sinkt, danach sinkt sie sehr viel langsamer und kann auch mit dem Voltmeter beobachtet werden.
LED kalt: 2972 mV (*1),(793,524 mW, *2)
LED heiß: 2790 mV (744,93 mW, *1) (weiter sinkt die Spannung nicht ab, nötige Wartezeit bis hierhin ca. 2 bis 3 Minuten)
*1) Dies ist die Spannung ab Start, also inkl. der ca. -20mV, die nur mit einem Oszilloskop zu ermitteln sind
*2) Dies ist die elektrische Leistung, die der LED zugeführt wird, es ist jedoch NICHT die reine thermische Leistung, da die LED ca. 25..35% der Energie in Licht umwandelt.
Minus-Delta-mV=2972-2790=182 mV
Dem Datenblatt der Cree XR-E kann man entnehmen, dass die Vorwärtsspannung pro Kelvin, bzw. pro °C um 4 mV sinkt (gilt natürlich nur bei gleich bleibendem Strom).
Daraus folgt: 182 mV / 4mV/°C = 45,5°C plus Umgebungstemperatur, angenommen mit 25°C ergibt:
25,0°C+45,5°C=70,5°C am LED-Chip.
Schlussfolgerungen:
Das Absinken der Vorwärtsspannung in den ersten paar Millisekunden dürfte dadurch kommen, dass der LED-Chip thermisch nicht perfekt an das LED-Gehäuse gekoppelt ist, und er daher sehr schnell seine Temperatur abhängig von der LED-Leistung und entsprechend der thermischen Kopplung in K/W bzw. °C/W erhöht. Danach greift die thermische trägheit des LED-Gehäuses, das im vergleich zum LED-Chip riesig ist (und bei der XR-E ca. 4x so groß wie bei der XP-G).
70,5°C bei 25°C Umgebungstemperatur, bzw. entsprechend 10°C mehr: 80,5°C bei 35°C Umgebungstemperatur ist noch zulässig, wenn auch sicher nicht förderlich für eine Lange Lebensdauer --- in einer Taschenlampe aber völlig egal, nur sehr sehr wenige Taschenlampen dürften in ihrem Leben über 100 Stunden, fast keine über 1000 Stunden eingeschaltet sein. Und von 5.000 ... 20.000 Stunden bis kann man hier angesichts der bloß 267 mA IMHO schon ausgehen.
Hinweis: beim Einbau von LED + Vorwiderstand oder KSQ in den Sockel einer alten Glühlampe ist zu beachten, dass der Widerstand oder KSQ noch zusätzlich heizt, bei dieser Messung war die KSQ weit weg von der LED.
Außerdem mag es sein, dass in einer Taschenlampe die Wärme noch schlechter wegkommt, als bei meiner völlig frei liegenden, Konvektionsgekühlten LED.
