Temperatur bei Cluster mit Superflux

Giorgio_04 · So, 10.10.10, 13:04

Hallo,

bin neu im Forum und auch noch relativer LED "newcomer" ...

Möchte auf einer runden 50mm Platine ca. 20 Superfluxleds Nichia NSPLR70CCS-K1 zu clustern. Diese wären dann ohne Abstand direkt nebeneinander verbaut.

Hat jemand Erfahrung, wie heiß die dann im Dauerbetrieb (bei 50mA) werden ?
Geht das ohne Zusatzkühlung?
Gibt es noch andere LEDs die in Frage kämen ? idealerweise mit wärmerem Farbton ?

Hintergrund hierfür:
Möchte 35W Halogen Downlights (50mm Duchmesser) auf LED umrüsten. Hier die Randbedingungen:
- Deckeneinbau, max 50mm Platz nach hinten
- keine Luftzirkulation in der Decke
- Erwärmung: nicht mehr als 50° bis höchstens 60°C
- möglichts hohe Lichtleistung
- möglichst warmweiß 2700K
- Trafo/Netzteiltausch kein Problem

Eine Lösung mit fertigen 5-7W GU5.3 Strahlern habe ich schon ausprobiert. Diese kommen aber eher nicht in Frage, da im Dauerbetrieb 80°C und mehr erreicht werden bzw. bei weniger leistungsstarken die Lichtmenge nicht reicht.

Vielen Dank für Tips
Giorgio

Achim H · So, 10.10.10, 16:26

Möchte auf einer runden 50mm Platine ca. 20 Superfluxleds Nichia NSPLR70CCS-K1 zu clustern. Diese wären dann ohne Abstand direkt nebeneinander verbaut.

Das wird nichts.
Ich habe mir eine Platine (Bild) herstellen lassen, die hat 80mm Durchmesser (Fläche: 50,26mm²) und darauf befinden sich 24 Leds (NSPWR70CSS-K1), aufgeteilt in 4 Stränge a 6 Leds, betrieben über Konstantstromquellen (4x 49mA) und angeschlossen an eine 24V Spannungsquelle. Meine Nichias sind im Abstand von 13.33mm (Mitte/Mitte) montiert und werden im Betrieb heftig warm (geschätzt ca. 70 Grad). Deine Platine hat mit 50mm Durchmesser nur knapp unter 40% an Fläche (genau: 19,63mm²) gegenüber meiner Platine. Und wenn meine schon um 70°C warm wird, werden Deine Leds gekocht.

Sailor · Mo, 11.10.10, 06:35

Giorgio_04 hat geschrieben:- keine Luftzirkulation in der Decke

Welches Material ist oberhalb?

Giorgio_04 hat geschrieben:- Erwärmung: nicht mehr als 50° bis höchstens 60°C

Mit welchen Materialien arbeist Du in der Decke, dass nur so geringe Temperaturen erlaubt sind?
Bei diesen geringen Temperaturen ist keine vernünftige Beleuchtung möglich, wenn die Abwärme nicht abgeführt werden kann.

Giorgio_04 hat geschrieben:Hat jemand Erfahrung, wie heiß die dann im Dauerbetrieb (bei 50mA) werden ?
Geht das ohne Zusatzkühlung?
Gibt es noch andere LEDs die in Frage kämen ? idealerweise mit wärmerem Farbton ?

Alle LED´s erzeugen Abwärme. Bei kleinen Leistungen wenig, bei großen Leistungen viel.
Wenn Du die kleinen Leisungen durch Clusterbildung so aufaddierst, dass die Leistung einer High-Power-LED erreicht wird, ist die Abwärme des Clusters genau so groß wie die der High-Power-LED. Meist ist die Wärme eines Clusters schwerer wegzuführen als die einer High-Power-LED.

Welche LED´s in Frage kommen können wir erst abschätzen, wenn die Einbaubedingen genau bekannt sind. Neben der Größe der Öffnung in der Decke auch die Materialien.

Herzlich Willkommen im Forum!

pantau · Mo, 11.10.10, 10:08

Ist das mit der Led überhaupt erreichbar, ein 35 Watt Downlight zu ersetzen ?

Sailor · Mo, 11.10.10, 10:22

Bei 20 Stück käme man mit ausreichender (aktiver) Kühlung schon hin, mit High-Power-LED´s in einem hohen Effizenzbereich betrieben ist es halt einfacher. Je nach Einbausituation könnte damit auch die aktive Kühlung wegfallen.

johnson · Mo, 11.10.10, 11:21

Sailor hat geschrieben:Mit welchen Materialien arbeist Du in der Decke, dass nur so geringe Temperaturen erlaubt sind?
Bei diesen geringen Temperaturen ist keine vernünftige Beleuchtung möglich, wenn die Abwärme nicht abgeführt werden kann.

Vermutlich ist da eine Dampfbremse dahinter, hab genau das selbe Problem.

Sailor · Mo, 11.10.10, 11:26

johnson hat geschrieben:Vermutlich ist da eine Dampfbremse dahinter, hab genau das selbe Problem.

Dann hilft nur ein kleiner (CPU-) Lüfter, wenn die Einbautiefe es zulässt. Wenn über der Decke noch ein Zwischenraum ist ginge auch Querlüftung, je nach Aufbau mit einem Lüfter für mehrere LED´s.

johnson · Mo, 11.10.10, 11:36

Ich kann bei mir noch evtl. ein Fireboard hinterlegen/einbauen, da ich ca 8-10cm Einbautiefe habe. Bei Giorgio sind es nur 5cm, da wird es schon sauber eng. Mit so kleine PC-Lüfter habe ich es mir auch schon mal überlegt, ist halt nur die Frage ob es was bringt wenn man keine Möglichkeit hat um die warme/heiße Luft abzuführen. Ist ja im Grunde genommen ein geschlossener Kasten.
@Giorgio: Wie hast du dann das Problem mit mit den 35W Halos gelöst

Die werden ja auch mächtig heiß. Heißer sogar als die Leds.

Sailor · Mo, 11.10.10, 11:44

johnson hat geschrieben:Mit so kleine PC-Lüfter habe ich es mir auch schon mal überlegt, ist halt nur die Frage ob es was bringt wenn man keine Möglichkeit hat um die warme/heiße Luft abzuführen. Ist ja im Grunde genommen ein geschlossener Kasten.

Der "geschlossene" Kasten ist doch bei den Spots unterbrochen. Wenn nur ein Spot pro Lüfter angeströmt werden kann, sollte er asymetrisch und leicht schräg über dem Spot angebracht werden, also nicht genau in der Mitte. So ist gewährleistet, dass Luft angesaugt werden kann. Ist der Lüfter symetrisch über dem Spot. kann es dazu führen, dass der Lüfter keine Luft mehr transportiert, ebenso wenn der Luftraum über dem Lüfter zu eng wird (da hilft das Schrägstellen).

Das bedingt natürlich, dass die Spots unten nicht vollständig geschlossen sind.

johnson · Mo, 11.10.10, 12:03

Da hast natürlich schon recht. Grad bei den Schwenkbaren Einbaustrahler wäre genug Luft dazwischen, um die Luft zirkulieren zu lassen. Ich dachte eher, die kleinen Lüfter neben den Lampen zu platzieren (10-15cm), um die warme/heiße Luft wegzublasen.

Sailor · Mo, 11.10.10, 12:42

Das seitliche Wegblasen geht aber nur, wenn ausreichend Zwischenraum über dem abgehängten Teil der Decke zur Verfügung steht.

Bei geschicktem Aufbau entsteht über dem Spot eine Ansauwirkung nach dem Prinzip der Venturidüse, so dass zusätzlich Luft am Spot vorbei von unten angesaugt wird und der Spot bzw. die Luft schon gar nicht mehr so warm wird.

johnson · Mo, 11.10.10, 12:49

Sailor hat geschrieben:Das seitliche Wegblasen geht aber nur, wenn ausreichend Zwischenraum über dem abgehängten Teil der Decke zur Verfügung steht.

Bei geschicktem Aufbau entsteht über dem Spot eine Ansauwirkung nach dem Prinzip der Venturidüse, so dass zusätzlich Luft am Spot vorbei von unten angesaugt wird und der Spot bzw. die Luft schon gar nicht mehr so warm wird.

So meine Theorie. Ich vermute aber, das ich dann dahinter (nach der 5ten Lampe) einen Luftaustritt brauche, da ja sonst die Sogwirkung keine mehr ist. Die angesaugte Luft muss ja irgendwo hin. Wie auch immer, werd da schon noch ein weilchen tüfteln dürfen/müssen.

Ähm, was ist eine Venturidüse

Hat sich erledigt. Hab danach gegoogelt.

Giorgio_04 · Mo, 11.10.10, 18:35

Hallo an Alle ....

funktioniert ja super hier mit den vielen guten hilfreichen Post

....

Also hier nun ein paar Klärungen und Antworten:
@Achim: Deine Platine sieht professionell aus! Kann man die kaufen ? Wie und wo hast Du die verbaut? In einen bestehende Fassung, Lampenkörper etc ?
Hast Du die 70° gemessen? Wo treten die auf ? An der Platinenbasis oder an den LEDs selber ? An den LEDs wäre das noch vertretbar die Platine sollte aber so kühl wie möglich bleiben. DIe würde in den 50mm Auschnitt der MR16 Strahlerfassung eingesetzt.
Ich habe im Lampengeschäft eine Lösung von Nimbus gesehen, da kostet ein 6*6 Array aber 160€. Ich wollte sowas oder ähnliches selber realisieren. Das sitzt komplett auf der Decke auf (mit nur ca. 1mm Metallplatte dazwischen) und hat 9W. Im Lampenladen hat niemand was von hoher Wärmeentwickling erwähnt.

@Sailor und Johnson: Es ist eine Dampfsperre dahinter. Die Halos wurden von einer Fachfirma (!) unsachgemäß eingebaut. Nach kurzer Zeit fiel ein Strahler aus und ich stellte fest, daß die Dampfsperre beschädigt ist !!
Ich will daher auf "Nr. Sicher" gehen. ==> Möglichst wenig Wärme ... LEDs möglichts weit aussen .. Belüftung in der Decke hinter den Strahlern ist kaum gegeben, da kaum Zirklulation und zu wenig Luftvolumen vorhanden ist. Eine aktive Kühlung hinter den LEDs in der Decke bringt wahrscheinlich nicht viel.

Ich habe einen Philips 7w Spot (mit Lüfter) probiert. Die Temperatur ist mit gemessenen ca. 50°C gut aber das Lüftergeräusch verstärkt sich beim Einbau in die Decke und stört schon bei nur einem Spot.

Ich fand die Raijin wegen der hohen Effizienz interessant. 400lm (20*20lm) könnten einem 35W Strahler entsprechen.

Achim H · Di, 12.10.10, 00:44

Die Platinen (1 Lampe = 2 Platinen) habe ich bei MME-Leiterplatten fertigen lassen (die andere Platine kannst Du dir in diesem Thread anschauen). Da die untere Platine (da befindet sich ein Platinenschaltnetzteil drauf) an die Netzspannung angeschlossen wird, habe ich vorsorglich beide Platinen mit Lötstopplack herstellen lassen. Die 24V werden von der unteren Platine per metallische Abstandsbolzen zur oberen Platine geleitet (somit keine Kabel). Im Bereich der Netzspannung sind alle Abstandsbolzen aus Polyamid (hier soll auf keinen Fall irgendetwas Strom leiten). Die Lampe ist schon zusammengebaut, aber es fehlt noch die Kunststoffplatte, an die das Modul angeschraubt und womit diese an die Decke geschraubt wird. Fotos von der Lampe gibt es nicht (ich habe noch immer keine Knipskiste).

Bodenplatte (techn. Zeichnung):

modul_bodenplatte.pdf

Bauteile für 1 Lampe:
2 Platinen zus. 1.28dm² konturgefräst inkl. Lötstopplack
24 Superflux Nichia Raijin NSPWR70CSS-K1
1 Meanwell Platinenschaltnetzteil PM-05-24 (24V/0,23A)
4 TL317L (TO92), alternativ: LM317L oder IL317L
4 Metallschichtwiderstände 25.5 Ohm, 0.6W, 1%
2 Abstandsbolzen 6-kant, M3x25, Innen-Innen, MS vernickelt
2 Abstandsbolzen 6-kant, M3x25, Innen-Innen, Polyamid
2 Abstandsbolzen 6-kant, M3x8, Innen-Außen, MS vernickelt
2 Abstandsbolzen 6-kant, M3x8, Innen-Außen, Polyamid
1 Kabelbinder 2.5x100mm
4 Kunststoffschrauben M3x8
4 Senkkopfschrauben M3x6
1 Kunststoffplatte Ø100mm, 3mm dick
Summe 57,65 EUR

Hinweis:
das Platinenschaltnetzteil kostet günstig eingekauft um 12 Euro. Bei Conrad (Apotheke) kostet es 28,56 Euro. Ich habe leider keine mehr auf Vorrat (muss ich auch erst wieder bestellen).

Kleinkram noch nicht dazugerechnet:
anteilig Versandkosten, Lötzinn, 1 Lüsterklemme, 2adr. Kabel (max. 1,5mm²), 2 Dübel 6mm, 2 Einbauschrauben 3,5x40mm, ...

Die Temperatur habe ich nicht gemessen, sondern per Wärmeempfinden geschätzt. Kann sein, dass es nur über 60°C sind, zumindest wird die Rückseite der oberen Platine (obwohl Kupferflächen angelegt wurden) nach 15 Minuten Dauerbetrieb mehr als handwarm.

1 Satz = 2 Platinen (mit kleinen optischen Fehlern) könnte ich abgeben. Die sind aber ohne Bestückungsaufdruck. Was wohin kommt, kannst Du den Bilder entnehmen. Wenn mehr benötigt werden, kann ich Dir nur meine BRD-Dateien anbieten.

Sailor · Di, 12.10.10, 07:10

Giorgio_04 hat geschrieben:Ich will daher auf "Nr. Sicher" gehen. ==> Möglichst wenig Wärme ... LEDs möglichts weit aussen .. Belüftung in der Decke hinter den Strahlern ist kaum gegeben, da kaum Zirklulation und zu wenig Luftvolumen vorhanden ist.

Möglichst wenig Wärme kannst Du nur mit LED´s erreichen. Von daher bist Du schon auf dem richtigen Weg.

Bevor ich etwas zum Aufbau der LED-Schaltung schreibe zunächst zum Wärmeschutz:

Besorge Dir aus dem KFZ-Handel ein Stück selbstklebende Wärmeschutzmatte. Daraus schneidest Du Kreise etwas größer als die Öffnung in der Decke, so dass sie noch eingeschoben werden kann und klebe sie oberhalb der Öffnung an die Dampfsperre. Bei etwa 2 bis 3 mm starker Wärmeschutzmatte gewinnst Du eine Menge Sicherheit in diesem kritischen Bereich.

Zur LED-Aufbau:

Lass Netzteil/Konstantstromquelle getrennt von den Leuchten. Auch wenn es nicht allzu viel ist, diese zusätzliche Wärme ist an einem anderen Ort besser aufgehoben.

Wenn möglich lass die Einbauringe mit etwas Abstand von der Decke, z.B. mit Holz- oder Metallringen (das hängt vom Stil der Anlage ab).

High-Power-LED´s wie z.B. die warmweiße Nichia können so auf wärmeleitendes Material (z.B. Aluminium) aufgebracht werden, dass die Verlustwärme großflächig abgeführt und so die Wärme auf einen größeren Raum verteilt wird.

Dazu sind einfach herzustellende Alu-Konstruktionen denkbar. Wenn das Strahlergehäuse aus Metall ist in Verbindung mit diesem Gehäuse. Dazu eine Grundplatte aus Alu im Durchmesser etwa 8 - 10 mm kleiner als die Strahleröffnung

Mit 2 der oben vorgeschlagenen LED´s bei 700 mA (Gesamtleistung 4,8 Watt) oder 3 LED´s mit 500 mA (das wäre meine Lösung, Gesamtleistung 5 Watt) ist die von Dir gewünschte Lichtstärke zu erreichen.

Falo · Di, 12.10.10, 08:54

Giorgio_04 hat geschrieben: Ich habe im Lampengeschäft eine Lösung von Nimbus gesehen, da kostet ein 6*6 Array aber 160€. Ich wollte sowas oder ähnliches selber realisieren. Das sitzt komplett auf der Decke auf (mit nur ca. 1mm Metallplatte dazwischen) und hat 9W. Im Lampenladen hat niemand was von hoher Wärmeentwickling erwähnt.

Das ist so technisch UNMÖGLICH mann kommt derzeit auf max. 20% Lichtleistung sprich es müssen immer egal welche LED ob HP/Superflux 80% der eingesetzten Leistung in form von Wärme abführen.

Sprich wenn die 9 Watt Leistung haben müssen ca. 7 Watt an wärmeleistung irgentwie abgeführt werden also muß da was ziemlich warm werden oder die 1mm Platte ist halt recht groß ...

mfg
Falo

Achim H · Di, 12.10.10, 09:01

Giorgio_04 hat geschrieben:Das sitzt komplett auf der Decke auf (mit nur ca. 1mm Metallplatte dazwischen) und hat 9W. Im Lampenladen hat niemand was von hoher Wärmeentwickling erwähnt.

Viel Wärme wird man da ohnehin nicht haben, da die Lampe nur auf- und nicht eingebaut wird. Somit kann Luft an 5 Seiten dran.

Giorgio_04 · Mi, 13.10.10, 17:57

@Achim: Vielen Dank für Links und die detaillierte Beschreibung. Vielleicht realisiere ich das mal für den Flur

@Sailor: Der Tip mit der Wärmeschutzmatte is super. Mittlerweile denke ich auch, dass High Power Leds die bessere Alternative wären.
Ich tendiere aber zu den CREE XP-G Q5, da die vom Farbton her wärmer sind ca. 3000K statt 3500 bei der Nichia.

Ich würde 4 dieser LEDs auf eine 50mm Grundplatte setzen. Damit käme ich auf insgesamt 428lm bei 350mA und 4,2 Watt gesamt. Dann müßten nur ca. 3,5 W über Grundplatte, Strahlergehäuse und einen flachen Kühlkörper 20mm tief auf der Rückseite der Grundplatte abgeführt werden. Das könnte funktionieren. Und wenn es die Temp zulässt haben diese LEDs noch riesen Potential nach oben.

Ich mache damit mal einen Testaufbau und messe die Temperatur.

@all: Danke nochmal für die Posts und die Hilfe