LED-Chip wird dunkler

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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Inspiron71
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Mi, 18.01.17, 11:35

Servus miteinander,
ich bin der Neue ;-)

Ich habe mal eine technische Frage an die bunte Fachwelt der LED-Fachleute.

Ich habe hier 16St. Unterwasserscheinwerfer mit 50W LED-Chips bestückt.
Die Gehäuse sind massiv aus Rotguss, die Fläche absolut plan.
Die Chips sind mit einem hochwertigen Wärmeleitkleber auf dem Rotguss verklebt und leicht mit Epoxidharz eingegossen.
Der LED-Treiber macht konstant 1350mA und liefert eine Spannung von 22 bis 63V.

Anfänglich war alles ok, aber nach ein paar Tagen wurden die Chips immer dunkler und leuchten nur noch etwas vor sich hin.
Durch eine Schweißerbrille betrachtet leuchten alle LEDs gleichmäßig (dunkel).
Der Strom liegt bei 1,4A und die Spannung bei 31,8V, also knapp 45W.
Trotzdem kommt nicht wirklich Lichtleitung heraus.
Thermisch wird der Chip mit dem Infrarotthermometer gemessen ca. 60°C warm (Oberfläche Lichtaustritt)

Hat jemand eine Idee warum der Chip immer dunkler wird???

Danke Euch schon mal,
liebe Grüße,
Inspiron71
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Achim H
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Mi, 18.01.17, 13:05

Thermisch wird der Chip mit dem Infrarotthermometer gemessen ca. 60°C warm (Oberfläche Lichtaustritt)

Ein Infrarotthermometer ist nicht immer das ideale Messgerät um Temperaturen zu messen.

Es könnte trotzdem ein thermisches Problem sein.
Rotguss hat zwar einen hohen Kupferanteil und Kupfer ist ein guter Wärmeleiter, aber die andere Metalle (Zinn, Zink, Blei) ziehen die Wärmeleitfähigkeit gewaltig in den Keller. Rotguss hat nur ca. 55-80W/m*K (siehe Seite 4 in diesem PDF, 6 Seiten deutsch) und ist damit schlechter als Kupfer, schlechter als Aluminium, schlechter als Messing und sogar schlechter als Eisen (typ.: 80,2W/m*K).

Leuchten die Leds direkt beim Einschalten schon dunkel oder werden diese allmählich dunkler, je länger sie in Betrieb sind?
Möglicherweise sind diese auch schon so arg geschädigt worden, dass sie gar nicht mehr hell leuchten können.

Du hast nicht zufälligerweise noch eine 17. Lampe herum liegen, die man mal kurzzeitig an eine Konstantstromquelle anschließen kann, um zu sehen, ob das Problem möglicherweise doch am Netzgerät liegen könnte?
Durch eine Schweißerbrille betrachtet leuchten alle LEDs gleichmäßig (dunkel).
Alle Leds eines 50W Chip oder alle Unterwasserscheinwerfer?

Sorry, aber so richtig helfen kann ich auch ncht.
t_schulz
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Mi, 18.01.17, 14:38

Das sind auch erhebliche optische und thermische Leistungen. Ich kann mir vorstellen, dass das Epoxy an den Oberflächen verfärbt und/oder die Phosphoroberfläche gleich mit nimmt.

Hat sich der Verguss verfärbt? Sehen die COBs an den Oberflächen anders aus?

Ich habe hier einen Versuch mit verschiedenen Vergüssen, davon sind einige schon ganz schön braun...
Inspiron71
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Mi, 18.01.17, 15:23

Servus ihr zwei und vielen Dank für das schnelle Feedback.

Ich habe einen Scheinwerfer ausgebaut und mit einem jungfräulichen Treiber getestet, an den Treibern scheint es nicht zu liegen.

Die Vergussmasse ist glasklar und die Oberfläche am Chip sieht aus wie am ersten Tag.
Sie leuchten dann gleich nach dem Einschalten schon so schwach.

Interessant ist, dass einer von den 16St. hell und munter vor sich hin läuft, alle anderen 15 aber wesentlich dunkler geworden sind, auch nicht gleichmäßig.
Manche sind etwas heller, andere weniger.

Vllt. doch ein thermischer Tod!?

Ich überlege auf 3W COB LEDs umzusteigen, dann kann ich die Temperatur mehr flächig verteilen.
50W auf 2x2cm ist eh ziemlich arg habe ich festgestellt.
Wenn ich die Treiber weiter benutze müsste ich halt 17 LEDs verbauen.


Z.B. diese:

http://www.ebay.de/itm/10X-3W-HIGH-Powe ... Sw44BYTWlw


10 Stück Hochleistungs-LED 3W Kaltweiß, von Firma Edison.
P/N: 5ER103CWS0010001

Aufgelötet auf Starplatine

Maximal 700mA
Farbtemperatur: 6000K
Abstrahlwinkel: 140°
Arbeitstemperatur: -30° - +90°C
Lebensdauer bis zu 50000 Stunden
Anschluss durch Löten

Lieferumfang: 10 Hochleistungs-LED 3W mit Starplatine kaltweiß

Wobei ich 90°C für eine LED etwas utopisch halte ;-)
Borax
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Mi, 18.01.17, 15:57

...mit 50W LED-Chips...
Klingt nach China-Billig-LEDs. Deren Werte sind meist hoffnungslos übertrieben / gelogen. Sprich wenn Du sie wie angegeben betreibst (also mit 45W) sind sie in kürzester Zeit hinüber. Entweder gleich Marken LEDs verwenden (z.B. Nichia COB LEDs wie diese hier: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... e-130.html ) oder China-Billig-LEDs und die mit wesentlich weniger Strom betreiben als angegeben (eine 50W LED also mit maximal 20W betreiben). Dann halten auch die einige Zeit.
Inspiron71
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Mi, 18.01.17, 16:34

Danke Borax,

das ist dann ja wieder hohe Leistung auf kleiner Fläche.

Ich würde das lieber strecken, durch 3W auf größerer Fläche verteilt.
War ja nur ein Beispiel.

Die hier wären auch ok:

https://www.highlight-led.de/highpower- ... 190kw.html

Sind änlich den anderen.

Ich müsste quasi 18 LEDs verbauen, jeweils 9 in Reihe, macht 31,5V und 1,4 A.
Sind dann halt 44W

Der treiber macht 1350mA, 22 - 36V.
Die Spannung müsste sich dann ja selber einstellen.
Mit 1350mA sinds dann nur noch 42,5W.

Müsste doch klappen, oder?

Das Problem ist, das ich eigendlich nur bis max. 30VDC unter Wasser arbeiten darf.

Evtl. nen Vorwiederstand vorschalten?
Borax
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Mi, 18.01.17, 17:24

das ist dann ja wieder hohe Leistung auf kleiner Fläche.
Das ist per se noch nicht schlimm. Aber wenn die Kühlung nicht passt, durchaus ein K.O. Kriterium. Das gilt aber auch grundsätzlich. So gesehen wäre vmtl. eine solche COB LED + Wärmeverteiler (= 5mm dicke reine Kupfer- oder Aluplatte) am besten.
Die hier wären auch ok: ... Sind änlich den anderen.
Ja. Eben. Also auch Billig-LEDs. Mit 700mA betrieben halten die vmtl. nicht viel länger als die jetzigen.
Die Spannung müsste sich dann ja selber einstellen.
Ja. Das tut sie.
Das Problem ist, das ich eigendlich nur bis max. 30VDC unter Wasser arbeiten darf.
Ok. Das ist in der Tat ein Problem. Alle modernen COB LEDs haben mehr als 30V. Ansonsten würde ich 3 solche empfehlen: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html Parallel geschaltet müsste das Dein Treiber mit 36V gerade schaffen). Wärmeverteilung bei 3 Modulen ist auch vernünftig machbar und die LED wird nicht am Limit betrieben. Der Lichtstrom wäre mit über 7000 Lumen auch enorm hoch.
Möglich wären in dem Fall (<30V) 4 CREE MK-R: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... x12mm.html (zwei in Reihe und das 2 Mal parallel). Ergibt rund 23V bei 1350mA und 4000 lumen. Ist aber relativ teuer.
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Mi, 18.01.17, 17:55

Hmmmm,

beide durchaus interessant.
Bei dem Nichia Chip muss ich mal schauen ob ich beide auf die Grundplatte bekomme.

Ist mit max. 100°C Betriebstemp. angegeben, nun ja ;-)

Mit Cree liebäugele ich ja auch, aber die so teuer tststsssss.

Ich lade mal ein Bild von dem defekten Scheinwerfer im Ursprung hoch, bzw. dessen Innenleben.

Die hatten das auf einer Platte verteilt und die Wärme nur über den Außenrand abgeführt da in der Mitte die Elektronik untergebracht war.
Inspiron71
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Mi, 18.01.17, 18:05

Anbei einige Bilder....
Dateianhänge
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Bild 3 ist der Hammer.
Ist dort Beton reingelaufen oder Wasser?

Der Treiber ist sehr wahrscheinlich Schrott, die Led kann durchaus noch heile sein.

Angeblich ist Rotguss korrosionsbeständig. Wäre es korrosionsbeständig, würde man dort aber keinen Grünspan (oxidiertes Kupfer) sehen.

Und 100%ig plan sieht es auch nicht aus. Dafür hätte man die Montagefläche der Led (siehe Bild 2) plan schleifen oder fräsen müssen. Mechanische Bearbeitungsspuren sind aber nicht erkennbar.
Inspiron71
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Do, 19.01.17, 08:01

Moin moin allerseits.

Das war reines Wasser, kein Beton :lol:
Ist im Laufe der Jahre schön aufgeblüht.
Die LED-Platinen sind alle Schrott, die LEDs kann man mit dem Finger abschieben.
Klar, die Elektronik ist hin, ohne Frage.
Die sind dort mit einer Konstantspannung 12V rein gegangen und haben dann im Scheinwerfer mittels Datenlabel gearbeitet, Dimmen etc.

Den Treiber habe ich ja nun neu und er ist außerhalb verbaut.
Und was den Rost angeht.... nun ja, hier rostet alles, selbst Edelstahl :roll:

Habe gestern mit der Firma gesprochen, von denen die Schutzeinrichtungen (Überspannung) hergestellt wurde.
Laut seiner Aussage müssen Geräte eine Spannungsspitze von 1,5KV aushalten.
Die Schutzeinrichtung macht alles über 1,35KV platt.

Aber 1,35KV?? Was mag in dem Moment sekundär herauskommen????
Interessanter weise läuft einer von 16 munter weiter.

Nun ja,
lässt sich wohl letzten Endes schlecht herausfinden was die Ursache war.
Muss mich jetzt halt wieder mit der Instandsetzung auseinander setzen.
Werde dann auf mehrere 3W LEDs umsteigen um den Wärmepunkt auf der Fläche zu strecken.
Mal sehen obs dass besser läuft ;-)

Die Fläche auf dem der Chip sitzt ist übrigens ganz glatt, sieht man auf dem Bild nur nicht mehr da der Chip drauf sitzt.
Hatte ich bei allen Scheinwerfen von einer Firma fräsen lassen.

Ok, schaun wir mal...

Danke und einen guten Start in den Tag,

liebe Grüße,
Inspiron
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