Kühlkörper erforderlich für OSRAM W5PM?

[lyybaggio]

Hallo Zusammen,

ich habe eine Frage über den Kühlkörper und hoffe, Ihr könnte mir weiter helfen.
Ich will Leselicht mit OSRAM W5PM in meinem Auto bauen, aber weiß nicht, ob ein Kühlkörper erforderlich ist.
Kalt weiß, 120° Abstrahlwinkel, 106lm bei 350mA, 2,7V bis zu 249 lm bei 1A, 3,7V. Wärmewiderstand 6,5K/W. Ich hoffe, der Lichtstrom ist mindestens 200lm.
Soll ich LED Temperatur berechnen? Wenn die Temperatur zu hoch, dann ein Kühlkörper dabei, wenn die Temperatur nicht so hoch, dann ohne Kühlköper?
Kann man so sagen? oder gibt es noch andere Methode?

danke für eure Hilfe!
Gruß dennis

[Strumboe]

Hi.

Also, das Datenblatt dieser LED geht von einem Kühlkörper aus. Das ist eigentlich für jede High-Power LED zutreffend.
Wenn du die nicht auf einer Star-Platine oder ähnlichem bekommst, wird es schwer, die brauchbar zu verarbeiten.

Gruß

[Achim H]

Willkommen im Forum.

Einen Külkörper wirst Du brauchen. PowerLeds brauchen eigentlich immer einen Kühlkörper. Wenn um 200 Lumen heraus kommen sollen, dann müssen gut 3 Watt Leistung in Form von Wärme abgeführt werden. Bei einem Wärmewiderstand der Led von 6,5k/W brauchst Du einen Kühlkörper mit mindestens 8,5k/W.

Berechnung:
Anfangstemperatur: 25°C
max. Kühlkörpertemperatur: 70°C
Differenz: 70°C - 25°C = 45°C
Leistung: ca. 3 Watt
Gesamtwärmewiderstand: 45°C / 3W = 15°C/W = 15k/W
Wärmewiderstand der Led: 6,5k/W
Wärmewiderstand des Kühlkörper: 15k/W - 6,5k/W = 8,5k/W

[lyybaggio]

Willkommen im Forum.

Einen Külkörper wirst Du brauchen. PowerLeds brauchen eigentlich immer einen Kühlkörper. Wenn um 200 Lumen heraus kommen sollen, dann müssen gut 3 Watt Leistung in Form von Wärme abgeführt werden. Bei einem Wärmewiderstand der Led von 6,5k/W brauchst Du einen Kühlkörper mit mindestens 8,5k/W.

Berechnung:
Anfangstemperatur: 25°C
max. Kühlkörpertemperatur: 70°C
Differenz: 70°C - 25°C = 45°C
Leistung: ca. 3 Watt
Gesamtwärmewiderstand: 45°C / 3W = 15°C/W = 15k/W
Wärmewiderstand der Led: 6,5k/W
Wärmewiderstand des Kühlkörper: 15k/W - 6,5k/W = 8,5k/W

danke für deine Berechnung. Kannst du die Temperatur der LED ohne Kühlkörper ausrechnen? und warum ist max. Kühlkörpertemperatur ist 70°C? ist empirischer Wert?

[Achim H]

Nein, kann ich nicht.
Die kleine Fläche unter der Led reicht definitiv nicht aus, um die Led ohne Kühlkörper zu kühlen.

Der Chip in einer Led darf (je nach Typ) bis 150°C heiß werden. Jegliche übermäßige Temperatur verkürzt in erster Linie die Lebenserwartung. Zuviel Hitze und die Led geht kaputt. Ausgehend von meinem Empfinden (bei 70°C verbrenne ich mir bereits die Finger), sollte der Kühlkörper also niemals heißer als 70°C werden. Die Led wäre bei dieser Temperatur bereits heißer, weil dessen Wärmewiderstand (6,5k/W, bei 3 Watt sind das 3x 6,5k = 19,5k = 19,5°C) + der Wärmewiderstand des Wärmeleitkleber/Wärmeleitpaste noch drauf gerechnet werden muss.

[Strumboe]

Der Chip hier darf nur einer "Dauertemperatur" von 135°C ausgesetzt sein. Und wenn die Lebenserwartung größer als 10000 Stunden betragen soll, darf diese LED mit max. 700mA betreiben werden.
Das Problem bei diesen LEDs ist, wie bei allen Halbleitern: die Wärme muß weg. Der Chip, der hier zur Illumination angeregt wird, ist nur ein paar qmm groß. Das Problem hier ist, dass sich ein Temperatur-Spot bildet. Und deshalb haben diese LEDs auch immer eine Wärmesenke, die mit einem Trägermaterial verbunden werden muss, der in der Lage ist, diese an die eigentliche Kühlung abzugeben.
Und bei einer CPU für den PC fragst du ja auch nicht, mit wieviel Hz dieser betrieben werden darf ohne Kühlkörper.... Hier ist es genau so!
Leistung gibt es nicht zum "Nulltarif"!

Gruß

Anbei noch ein weiterer kleiner Auszug aus dem Datenblatt.

[tvetter]

Berechnung:
Anfangstemperatur: 25°C
max. Kühlkörpertemperatur: 70°C
Differenz: 70°C - 25°C = 45°C
Leistung: ca. 3 Watt
Gesamtwärmewiderstand: 45°C / 3W = 15°C/W = 15k/W
Wärmewiderstand der Led: 6,5k/W
Wärmewiderstand des Kühlkörper: 15k/W - 6,5k/W = 8,5k/W

Also wenn du sagst dass die Temperatur des Kühlkörpers nicht größer als 70°C sein soll, dann brauchst du anschließend nicht mehr den Wärmewiderstand vom Lötpunkt zum Kristall mit einbeziehen.
Wenn du also möchtest dass dein KK maximal 70 °C bei einer Leistung von 3 Watt hat, dann komme ich auf einen Rth von 45K/3Watt, also 15K/W.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Man könnte auch einfach eine noch effizientere LED nehmen, ca. 50% mehr Effizienz sind ja problemlos zu bekommen, z.B. eine Cree XM-L.

Ich hatte ja mal einen nackten Cree XR-E-Emitter bei 265 mA betrieben --- die Temperatur war noch vertretbar und auf jeden Fall unter 100°C. Die XM-L ist zwar etwas kleiner, aber auch effizienter, denke, dass man bei der auch bis 250 mA ohne KK gehen kann. Wobei bei einem Kühlkörper, der die gerademal 4fache Fläche der LED hat IMHO schon bis zu 500 mA drin sein könnten.

Bzw. wenn Du die einfach auf Star-Platine kaufst, ist ja der Kühlkörper, der bis 500 mA sicherlich ausreichen wird schon dabei. Wenn der nicht so heiß wird, dass Wasser kocht (zischen, wenn man mit nassem Finger dranfasst), dann ist es für die LED unbedenklich, insbesondere für die Cree XM-L (bis 150° am Chip zulässig) und noch dazu bei so deutlicher Unterbestromung.

Natürlich bleibt die LED so nicht gerade kühl, aber bei Platzmangel und der Geringen zu erwartenden Einschaltdauer über die nächsten 20 Jahre kann man das sicherlich so realisieren.