Halogenstrahler upgraden

[Mauz]

Hallo,

ich bin seit längerer Zeit mal wieder auf die Idee gekommen, etwas mit LED-Technik zu basteln. Meine letzten Erfahrungen sind da leider etwas länger her...
So um die 3Jahre.
In der Zwischenzeit hat sich ja einiges getan...

Anlass ist das Angebot eines Discounters.


Bei mir auf dem Grundstück habe ich ca.10 so ähnlich Baumarktstrahler mit Halogen 150W, die ich gerne auf LED umrüsten würde.
Anfangs hatte ich mir gedacht, 60x "Nichia 5mm 44000mcd LED" pro Strahler zu nehmen. Diese in einem Cluster zu verlöten und dann mittels passendem Netzteil zu betreiben. Ist garantiert um einige Längen heller als das angebotene Ding.

Jetzt spiele ich aber eher mit dem Gedanken auf High-Power LEDs zu setzen.
Ich dachte da an http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Sams ... xid-1.html.
Ich würde gerne 10Stück pro Strahler einsetzen.
Ist es denn möglich das ganze mit dieser KSQ betreiben: http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -LEDs.html

Die LED kann wohl ohne Probleme 700mA ab.
Ich muss die LEDs dann alle in Reihe an die KSQ hängen? Oder ist sie dafür zu schwach?
Im Datenblatt der KSQ steht etwas von ~9-30V. Bei der LED 2,7-3,3V

Wie sieht es mit der Kühlung aus? Da ich mit Platine bestellen möchte, kann ich diese einfach auf dein großes Metallblech kleben, mittels Wärmeleitkleber oder benötige ich da noch etwas zusätzliches?

Die Strahler sind auch nicht im Dauereinsatz, sondern nur 3-5min mittels Bewegungsmelder.

[Achim H]

Das wird nicht hinhauen. Der Kühlkörper muss die Betriebswärme der Leds mit der Umgebungsluft austauschen. Durch ein Plastikgehäuse einen metallischen Kühlkörper nach Außen führen bekommst Du anschließend nicht wieder dicht.

Der Output von 1 Led wird bei einem Strom von 700mA ca. 175% des typischen Output betragen (siehe Datenblatt auf S. 6).
160 Lumen x 1,75 = 280 Lumen
Bei 700mA wird die Vorwärtsspannung bei knapp unter 3,3V liegen (siehe Datenblatt auf S. 6).

Die Konstantstromquelle hat einen Ausgangsspannungsbereich von 9V bis 30V.
9V / 3,3V = 3 Leds (minimal)
30V / 3,3V = 9 Leds (maximal)
Mehr als 9 Leds solltest Du dort auf keinen Fall dran anschließen.

9 Leds x 280 Lumen = 2520 Lumen (entspricht ca. 175 Watt Halogen).

Leistungsaufnahme:
9 Leds ca. 3,3V @ 0,7A = ca. 21 Watt

[Mauz]

Hmm, also fast so wie ich es mir gedacht habe...
Dann werden es wohl eher 8 LEDs werden, 2 vierer Reihen übereinander. Alle LEDs zusammen in Reihe geschaltet.

3,3V x 8= 26,4V, ist also im operativen Bereich.

8x 280Lumen = 2240Lumen
Mit 2200lm sollte es an die Halogenstrahler herankommen, da Halogen auch eher ein warmes, statt wie die LEDs ein kaltes Licht erzeugen.

26,4V x 0,7A = ~18,5W statt 150W.

Das wird nicht hinhauen. Der Kühlkörper muss die Betriebswärme der Leds mit der Umgebungsluft austauschen. Durch ein Plastikgehäuse einen metallischen Kühlkörper nach Außen führen bekommst Du anschließend nicht wieder dicht.

Silikon hat schon einiges abgedichtet.

Das Gehäuse besteht nicht aus Kunststoff, sondern Aluminium.
Als Grundkühlplatte soll ein Metallblech dienen, auf welches ich die Platinen drauf kleben möchte. Dieses soll dann mit dem Gehäuse verschraubt, evtl. zusätzlich mit Wärmeleitkleber fixiert werden.
Die Strahler sind immer nur für wenige Minuten im Einsatz.

[johnson]

Als Grundkühlplatte soll ein Metallblech dienen, auf welches ich die Platinen drauf kleben möchte. Dieses soll dann mit dem Gehäuse verschraubt, evtl. zusätzlich mit Wärmeleitkleber fixiert werden.
Die Strahler sind immer nur für wenige Minuten im Einsatz.

Na ob das so funtzt, ich weiß nicht
Bei meinem Umbauprojekt hätte ich es so nicht machen können, da das Gehäuse hinten gewölbt ist, quasi keine grade Fläche. Da die Teile meist aus Aluguß bestehen, wirst du da hinten drin auch keine ebene Fläche vorfinden um das Blech plan anzubringen. Bei 8 Highpower Leds muss die Wärme gut abgeführt werden und da wird der Platz schon recht eng werden.
5 Minuten ist nicht lang, aber Zeitreserven sollte man trotzdem einkalkulieren, falls es mal länger dauert/wird weil irgendwelche Viecher rumlaufen.
Aber trotzdem bin ich mal auf das Projekt gespannt.

[Sailor]

Als Grundkühlplatte soll ein Metallblech dienen, auf welches ich die Platinen drauf kleben möchte. Dieses soll dann mit dem Gehäuse verschraubt, evtl. zusätzlich mit Wärmeleitkleber fixiert werden.

Die Metallplatte wird wohl hoffentlich aus Aluminium sein

Auf den Wärmeleitkleber würde ich verzichten und den LED-Träger einschrauben, natürlich mit Wärmeleitpaste an den Kontaktflächen.

Erstens bleibt dann die Konstruktion besser wartbar und
zweitens bekommst Du durch den Anpressdruck der Schrauben eine besser wärmeleitende Verbindung.

Die Strahler sind immer nur für wenige Minuten im Einsatz.

Am Anfang ja, und dann könnte man ihn doch auch mal für ... gebrauchen.

Mach eine möglicht gute Wärmeableitung, Du musst ja nicht gleich übertreiben.

[Mauz]

Also ich habe mir bisher noch nicht wirklich Gedanken gemacht, über das ganze Hitzeproblem.
So etwas tritt bei 5mm LEDs ja nicht auf.

@Johnson: So in der Art habe ich mir das auch vorgestellt, wie du dein Projekt gemacht hast. Gefällt mir sehr gut. *Thumps up*
Das kann ich aber Aufgrund der Wärmeentwicklung wohl vergessen.


Da das Gesamte Gehäuse aus Aluspritzguss besteht, könnte ich die LEDs + Platine direkt an das Gehäuse schrauben?
Das ganze Gehäuse wäre dann ja ein großer Kühlkörper, oder sehe ich das falsch?

Die kleinen weißen Papierquadrate, sind Platzhalter für die LEDs.
Ich überlege auch die beiden Schrauben aufnahmen, weg zu Schleifen, dann hätte ich noch ein wenig mehr Platz zum verteilen.

[Beatbuzzer]

Also ich habe mir bisher noch nicht wirklich Gedanken gemacht, über das ganze Hitzeproblem.
So etwas tritt bei 5mm LEDs ja nicht auf.

ACHTUNG!
Wenn du 50 oder 100 oder sonst wie viele LEDs dicht an dicht auf eine Platine lötest und diese in den Halogenstrahler packen würdest, dann hättest du ein großes Hitzeproblem.
Eine einzelne freistehende LED hat genug Luft um sich herum, aber viele auf einem Haufen heizen sich gegenseitig, und dann gibts schnell Zahnlücken.
Nur mal so zur Info

Also wenn du mit den LEDs großflächig an das Gehäuse dran kommst, dann kann das schon eine gute Wärmemenge an die Luft abgeben. Wenn du hinten die Gewinde wegschleifst, dann verstärke das ganze noch mit 5mm oder mehr Aluminium.

[Achim H]

26,4V x 0,7A = ~18,5W statt 150W.

Und da drauf musst Du noch den Wirkungsgrad der Konstanstromquelle rechnen. Angegeben ist dieser mit 83% (typisch).

26,4V x 0,7A / 0,83 = 22,265W --> gerundet 22,3W

[Mauz]

Ne Aluplatte/blech, zusätzlich als Träger wäre schon eine feine Sache, auch wegen der Bearbeitung und Wartung der LEDs.

Leider habe ich nicht so die Möglichkeiten...
Ich hab nicht, wie anscheinend manche hier, ne Profiwerkstatt im Keller. :-/

[Achim H]

Das brauchst Du auch gar nicht. Ich lasse zum Beispiel meine Fräs- und Bohrarbeiten von anderen Leuten erledigen. Ich habe nämlich auch keinen Maschinenpark. Es gibt aber genügend CNC-Foren, wo man nachfragen kann "Wer kann mir was machen?"

Mein Favorit diesbezüglich: Peters CNC-Ecke (Beiträge im Schwarzen Brett sind nur nach Anmeldung/Registrierung einsehbar.)

[Beatbuzzer]

Ich hab nicht, wie anscheinend manche hier, ne Profiwerkstatt im Keller. :-/

Dann wirds aber höchste Zeit
Was heißt Profiwerkstatt. Ne Säge und ein paar Feilen, ne kleine Tischbohrmaschine...sowas rentiert sich doch recht schnell, wenn man öfter mal was bastelt.
Zu den errechneten 18,5W. Davon werden schätzungsweise 10W an Wärme weg müssen. Das ist nicht so viel, das sollte das Strahlergehäuse locker packen.
Ist die hintere Fläche, wo momentan die beiden Gewinde noch stehen, denn halbwegs gerade? Läge ein Blech überhaupt plan auf, wenn man eins drauflegen würde?

[Sailor]

Ich hab nicht, wie anscheinend manche hier, ne Profiwerkstatt im Keller. :-/

Das habe ich auch nicht, deswegen der Vorschlag mit dem Alu-Blech.

Die Schraubaufnahme wegschleifen, ein passendes Blech besorgen, das auf den beiden Stegen aufliegt. In die Stege 4 oder 6 Bohrungen für 3 oder 4 mm Gewinde.

Vor dem Auflegen des Bleches die Stege blankschmirgeln, dann sind auch die groben Stellen weg, mit Wärmeleitpaste einschmieren, dass es gerade weiß ist und die Platte draufschrauben.

Wenn Du die LED´s auf den Guss setzt, muss diese Stelle sauber Plan geschliffen werden, dazu hätte ich nicht die Geduld, weil entsprechendes Werkzeug fehlt.

[Achim H]

Mal 'ne Frage:
Wo soll eigentlich die Konstantstromquelle hin?
Die Konstantromquelle selbst ist zwar schon wasserdicht verpackt, aber deren Anschlüsse müssen auch im Trockenen untergebracht sein.

[Mauz]

Also du meinst die Aufnahme, beim Roten Pfeil, wegschleifen und dann bei den Blauen die Platte draufschrauben?
Ist natürlich auch ein Plan. Wenn ich die Aufnahme, bei gelb auch weg schleife, dann hätte ich sogar platz für die KSQ (im Strahler).

[Beatbuzzer]

Wichtig ist, dass du eine gute Auflagefläche für das Blech hast, denn die Wärme muss ja vom Blech auf das Gehäuse übertragen werden.
Außerdem musst du ja noch gucken, wie du mit dem Reflektor hinkommst. Oder willst du statt dessen Linsen verwenden?

[Mauz]

Die Stege werde ich dann wohl versuchen so gut wie möglich plan zu schleifen.

Reflektor wird bei dieser Konstruktion wohl nicht möglich sein... oder mal schauen, was man aus dem vorhandenen Reflektor basteln kann. Habe auch mit dem Gedanken, Alufolie an die Seiten zu kleben.
Linsen wären auch eine Möglichkeit.

[Sailor]

Also du meinst die Aufnahme, beim Roten Pfeil, wegschleifen und dann bei den Blauen die Platte draufschrauben?
Ist natürlich auch ein Plan

So wäre mit relativ wenig (Werkstatt-) Aufwand eine gute und auch optisch ansprechende Lösung zu realisieren.

[johnson]

Das letzte Bild passt ganz gut.
Meine letzte Vorstellung/Plan zum Umbau eines Baustrahlers, war folgender.
Da dein Strahler auch hinten die gerade Rippen hat, würde ich mit der Fräse/Feile hinten alles flach machen (2-3mm stehen lassen).
Anschließend in der Mitte (gelber Pfeil) ein Loch (rechteck) rein machen, das links/rechts/oben/unten ca. 5/6mm stehen bleibt.
In diesem Rand 4 Löcher mit 3,2 mm rein damit man von hinten einen großen Kühlkörper ranschrauben kann. Damit dieser wieder dicht wird, gibt es so Karosseriekleber auf Polymerbasis ( kleben wie Teufel und machen dicht). Auf den Kühlkörper kannst dann die Leds sauber verschrauben. Für die KSQ musst dann natürlich ausserhalb vom Gehäuse was basteln.
Was den Reflektor angeht, da würde ich die 4 Flügeln abschneiden und seitlich an das Gehäuse wieder rankleben.

[Mauz]

Da dieser Strahler das ganze Jahr draußen hängt, bin ich von der Idee hinten ein Loch reinfräsen/schneiden nicht so angetan.
Dann lieber das mit dem Blech als Halter und dahinter die KSQ.

[Beatbuzzer]

Also du meinst die Aufnahme, beim Roten Pfeil, wegschleifen und dann bei den Blauen die Platte draufschrauben?

Alternativ kann man auch eine Halbrundung in das Blech feilen. Je nachdem, was die Mittel eher zulassen

[johnson]

Also du meinst die Aufnahme, beim Roten Pfeil, wegschleifen und dann bei den Blauen die Platte draufschrauben?
Ist natürlich auch ein Plan

So wäre mit relativ wenig (Werkstatt-) Aufwand eine gute und auch optisch ansprechende Lösung zu realisieren.

Das wird auf Dauer nicht funktionieren, da das Blech in der Mitte in der Luft hängt. Wo soll dann die Wärme hin

Da dieser Strahler das ganze Jahr draußen hängt, bin ich von der Idee hinten ein Loch reinfräsen/schneiden nicht so angetan.
Dann lieber das mit dem Blech als Halter und dahinter die KSQ.

Wo liegt das problem Kann man doch wieder dicht machen.

[Beatbuzzer]

Das wird auf Dauer nicht funktionieren, da das Blech in der Mitte in der Luft hängt. Wo soll dann die Wärme hin

Ich bin der Meinung (wie Sailor wahrscheinlich auch), dass die geschätzten 10W über die roten Flächen genug Platz haben.
Voraussetzung ist natürlich, wie ich schon 3mal geschrieben hab , dass die Flächen einigermaßen plan sind.
Das Blech sollte dabei in der Stärke 5mm nicht unterschreiten...

[Sailor]

Das wird auf Dauer nicht funktionieren, da das Blech in der Mitte in der Luft hängt. Wo soll dann die Wärme hin

Klar funktioniert das, solche Konstruktionen habe ich einige, bei der die Wärme über eine Brücke zum eigentlichen Kühlkörper transportiert wird. Hier ist der "eigentliche Kühlkörper" das Gehäuse, auch wenn Alu-Guss nicht gerade ideal ist.

Für den Anwendungsbereich reicht der vorgeschlagene Weg sicher aus. Für eine Leuchte, die die ganze Nacht arbeiten soll, würde ich auch zusätzliche Kühlmöglichkeiten vorsehen.

Edit:

Genau wie Beatbuzzer eingezeichnet hat, Danke!

[johnson]

Ok ok, jetzt habe ich es verstanden.
Ich dachte, das das Blech an den blauen Linien aufliegt und die Leds in der Mitte auf dem Blech sind. Wenn man die Leds auf das Blech überhalb der blauen Linie montiert, kann die Wärme über das Blech gleich auf das Gehäuse übergehen. Ja, das kann schon eher gehen. Sorry, habs nicht gleich kapiert.
Dann kann ich nur hoffen, das Mauz gut ist im Planschleifen.
Wenn ich mir so mein Gehäuse anschaue (hab fast das selbe vor mir), dann ist da, wo die blaue Linie ist, mehr Radius als gerade Fläche, da ist nigs mit Planschleifen.

[Mauz]

So, habe mal ein wenig herumprobiert.


Also Planschleifen am Steg geht nicht, die Wölbung ist zu stark. Je weiter man runter kommt um so dünner wird die ganze Wand, bzw. hat sie schon Risse bekommen.
Bleibt als nur die Möglichkeit die LEDs unten an zu bringen.

Inzwischen ziehe ich aber auch den Plan von johnson in Betracht.
Hat jemand eine Idee, wo ich einen passenden Kühlkörper kaufen/bestellen kann?