Möbeleinbauleuchten mit nur 10mm Tiefe

[Achim H]

Ich soll für einen Bekannten ein paar Möbeleinbaustrahler konstruieren, deren Höhe um 10mm beträgt und die eine 15 Watt Halogenlampe (300 - 350 Lumen) ersetzen können. Und das Ganze (wie könnte es auch anders sein) bei geringer bis keiner Wärmeentwicklung.

Meine Idee wäre:
4 Nichia NS9L153AM-H3 in Reihe zu schalten und diese mit 75mA zu bestromen (weniger Wärme + höhere Effizienz). Bei 75mA wird die Vorwärtsspannung je Led um 8,5V betragen. Bei 4 Leds in Reihe sind das 34V. An einem 36V Netzteil (zum Beispiel: Meanwell LPH-18-36) müssten dann nur ungefähr 2V vernichtet werden. Und dafür würde ein 27 Ohm Widerstand ausreichen. Output (geschätzt) 320lm. Leistungsaufnahme (36V x 0,075A) ca. 2,7 Watt, inkl. Netzgerät (Eff.: 83%) ca. 3,2 Watt.

Die Leds (10x10mm Platine) kommen anschließend auf ein Alublech (lasse ich Wasserstrahlschneiden), deren Laschen einfach nach innen gedrückt werden.

Das sieht dann ungefähr so aus:

halogenersatz.png

[Strumboe]

Hallo Achim.

Das Projekt hört sich interssant an.
Hast du die Nichias schon mit 75mA bestromt? Die Angaben in dem Datenblatt von Nichia fangen erst bei 120mA an. Daher würde mich interssieren, ob bei diesem "Sicherheitsstrom" die LED brauchbar Licht emitiert.

Gruß

[Achim H]

Dann schau Dir mal das Datenblatt an (Seite 12: Forward Current vs. Relative Luminous Flux). Die 120mA sind der typische Strom (nicht die 350mA). Mit 75mA würden die Leds nur minimal unterbestromt werden. Dabei müssten noch um 80% vom typischen Output heraus kommen, geschätzt 80 Lumen je Led.

[ustoni]

Hallo, Achim!

Mit Deiner Lösung kommst Du auf theoretische 306 Lumen. Durch die Kombination Netzteil - Widerstand - LED ergibt sich allerdings ein relativ schlechter Wirkungsgrad.

Mit Samsung LEDs Typ 3535 warmweiß erreichst Du da mehr.
Vorteil: die geringere Vorwärtsspannung von um 3 V. Dadurch kannst Du Standard KSQs verwenden, zudem ist der Wirkungsgrad der Samsung LEDs beträchtlich höher. 6 Samsung 3535 als Cluster (2x3 LEDs) geschaltet mit einer 350 mA-KSQ ergeben theoretische 420 Lumen bei 3,15 W LED-Leistung, also ca. 3,8 W Leistungsaufnahme.

Die 3535-Lösung ist natürlich mit höheren Kosten verbunden, die mögliche Effizienz beträgt aber dann bis zu 110 lm/W (bezogen auf die komplette Leuchte, also Stromversorgung + LEDs).

Ist eben immer eine Kosten-Nutzen-Frage.

[johnson]

@ustoni
Wie sieht es dann mir der Wärme aus Werden die nicht zu heiß
Wenn ich Achims Zeichnung/Projekt richtig sehe, kann die Wärme nirgends wohin.

[Achim H]

Das sind doch zusammen nur 2,7 Watt. Dafür reicht ein 3mm dickes Alublech (in meiner Zeichnung hat dieses 70mm Durchmesser) Und vor der Lampe wird nichts montiert. Die Wärme kann von den Laschen ausgehend bis zum Außenring transportiert werden. Das Möbel ist allseitig offen (das ist keine Schrank), Luft kommt dran. Das muss reichen.

[ustoni]

Die Laschen beeinträchtigen die Wärmeableitung negativ.

Dagegenwirken könnte man aber z.B. mit IC.Kühlkörpern wie https://www.buerklin.com/default.asp?ev ... tNr_65B410. (nur ein Beispiel, kostet nur wenige Cent)

Die Konstruktion sollte daher kein großes Problem darstellen.

Edit:
@johnson:
Achims Konstruktion (siehe Zeichnung) läßt eine Wärmekonvektion zu (oben offen, Achim konstruiert hier nichts gedankenlos). Was die Wärmeableitung betrifft siehe oben.

Meine eigene Erfahrung: schon etwa 1 bis 2 Watt in einem geschlossenen Kunststoffgehäuse können auf Dauer problematisch werden. Einige wenige 2mm-Bohrungen (Luftlöcher) beheben das Problem.

[Achim H]

oben offen, Achim konstuiert hier nichts gedankenlos

Oben offen ist es nicht. Das Lämpchen soll schon in ein Holzbrett montiert werden. Was als Kühlkörper dient ist quasi nur der Außenring, der Rest verschwindet in dem Loch, in dem vorher das Halogenlämpchen montiert war.

Das war jetzt auch erst einmal nur eine Idee der Umsetzung.
Ich könnte den Außenring größer machen oder dickeres Material oder auch ein Kupferblech verwenden oder ...
Ich denke mal, um einen Prototypen werde ich wohl nicht drumrum kommen.

[johnson]

@johnson:
Achims Konstruktion (siehe Zeichnung) läßt eine Wärmekonvektion zu (oben offen, Achim konstruiert hier nichts gedankenlos). Was die Wärmeableitung betrifft siehe oben.

Tja, da ist jetzt ein bisschen durcheinander eingetreten.
Das ist richtig, das die Konstruktion von Achim oben offen ist. Also, wenn ich den Gedanken jetzt mal weiterspinne (weiß ja nicht, wo die verbaut werden) und möchte so etwas in der Küche unterhalb meiner Hängeschränke, dann würde ich mit Sicherheit kein fettes Loch reinmachen, das ich dann von oben nach unten durchsehen kann (ist wahrscheinlich auch nicht so angedacht). Ich würde mit ner Oberfräse max 10mm tief einen Ausschnitt machen wo dann die Teile eingebaut werden können. Also ist somit das ein Geschlossenes System.

Deswegen auch die Frage an dich, wenn ich mit 350mA Leds darin betreibe, ob das nicht zu Warm wird, wenn die Wärme quasi nur nach unten wieder raus kann.

[ustoni]

Wenn da vorher ein Halogenleuchtmittel mit 15 W eingebaut war, ist die Frage der Wärmeableitung eigentlich schon erledigt.
Ist das eine Neukonstruktion oder ein Ersatz für vorhandene Leuchtmittel?

@johnson:
Wärme wird (ohne Luftstrom) niemals nach "unten wieder raus". Physikalisches Gesetz: Wärme steigt nach oben - immer.
Wir reden hier aber von einer Leistung von ca. 2 - 3 Watt. Die Frage, die sich stellt, ist einfach: ist es möglich die verwendeten LEDs auf Dauer zu überhitzen?

Wie schon gesagt: selbst geringe Ableitmöglichkeiten reichen hier vollkommen aus.

[Achim H]

Wärme wird (ohne Luftstrom) niemals nach "unten wieder raus". Physikalisches Gesetz: Wärme steigt nach oben - immer.

So ganz stimmt das nicht. Die Wärme ist hier nicht eine reine Warmluft. Warmluft steigt grundsätzlich nach Oben (weil sie leichter ist). Nimm Dir zum Beispiel mal einen 5cm langen Kupferdraht und halte diesen unten fest. So, und jetzt fackelst Du mal das obere Ende mit einem Feuerzeug an. Das untere Ende wird auch heiß, weil die Wärme geleitet wird.

[johnson]

@johnsohn:
Wärme wird (ohne Luftstrom) niemals nach "unten wieder raus". Physikalisches Gesetz: Wärme steigt nach oben - immer.
Wir reden hier aber von einer Leistung von ca. 2 - 3 Watt. Die Frage, die sich stellt, ist einfach: ist es möglich die verwendeten LEDs auf Dauer zu überhitzen?

Das ist mir schon klar, das die Wärme nach oben steigt und nicht nach unten.
Da Achim die Leds unterbestromt, wird die auch nicht so schnell warm. Nachdem die Teile auch nicht tief eingebaut sind, könnte es durchaus reichen, wenn die Teile durch leichte Luftzirkulationen gekühlt werden, die sie mit Sicherheit auch mal erreichen, z.B. beim vorbeigehen

[R.Kränzler]

Das mit der erwärmten Luft nach oben ist genauso wie mit Wasser, das immer nach unten fließt, nur genau umgekehrt. Wenn man ein Faß mit Wasser füllt sammelt sich das auch von unten her im Faß, aber irgenwann ist es voll und das Wasser läuft über. Umgekehrt füllt sich das Loch in der Decke mit warmer Luft und wenn das loch nach unten geöffnet ist "fließt" die erwärmte Luft raus.