Benötigte länge für SmartArray

[FAQ-Forum-Bot]

Hallo,

wie viel mm benötigt man für die 4 und 10W SmartArray Module? Kann man jeweils 5 von ihnen auf einen Kühlkörper bauen, der auf einem 2mm Alublech montiert ist?

mfg Tobi

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Diese Frage von Tobias L. bezieht sich auf Kühlkörper für Extreme-Lines und wurde durch den FAQ-Bot automatisch eingestellt.

[Achim H]

Unzureichende Informationen.

Welchen Wärmewiderstand (K/W) hat der Kühlkörper?
Wie wird der Kühlkörper ausgerichtet (Rippen nach Oben, nach Unten oder zur Seite (Rippen hochkant oder waagerecht? ))?
Welche Fläche (Länge x Breite) hat das Alublech?
Wie wird das Blech montiert (flach oder hochkant)?
Mit welchem Abstand untereinander werden die SmartArrays verteilt?
Mit welchem Strom sollen die SmartArrays betrieben werden?
Welche Umgebungstemperatur herrscht vor?

Unterschiedliche hohe Leistungen und/oder unterschiedlich hohe Temperaturdiffenzen (max. Kühlkörpertemp. - Umgebungstemp.) erfordern unterschiedlich gute Wärme-Abführ-Maßnahmen.

Grundsätzlich:
je enger Leds (auch Arrays) montiert werden, desto konzentrierter liegt die Wärme vor.
je dicker das Blech, desto schneller kann die Wärme verteilt werden.
je größer die Oberfläche, desto mehr Wärme kann mit der Umgebungsluft ausgetauscht werden.

[LEDRestaurierung]

Sorry, mir war nicht klar, dass man wirklich so viele Faktoren mit einbeziehen muss.
Es geht um den KK für Extreme-Lines hier aus dem Shop.
Er hat einen Wärmewiderstand von 3K/W. Die Rippen sollen, wie auf dem zweiten Bild nach außen zeigen, so dass die Leds dazwischen sitzen.
Der Plan für die 4W Arrays wäre:
Das Blech ist Rund und hat einen Durchmesser von 120mm und soll aus 2mm Alublech bestehen.
Das Alublech wird wiederum mit einem anderen Alublech am Sockel einer R27 Fassung befestigt. Wie genau, weiß ich leider nicht nicht.
Den Kühlkörper wollte ich mit der flachen Seite auf das 2mm Alublech schrauben.
Die Arrays können durch den geringen Durchmesser des Bleches bzw. der Lampe, wo sie rein kommen, nur direkt aneinander sitzen. Ich wollte zwei wagerechte Kühlkörperreihen mit jeweils 2 Arrays in Reihe auf einem KK raufsetzen. Bildlich vorgestellt ungefähr so: == Vom Platz her würde alles passen.
In der Lampe hinter dem 2mm Blech soll die KSQ MeanWell pcd 25 1400 die Arrays füttern.
Da diese bis zu 18V ausspuckt sollte ein 16 oder 17ohm Widerstand die überflüssige Spannung fressen, so dass wir auf 350mA und ungefähr 12,2V kommen.
Daraus resultiert eine vierfache Parallelschaltung.
Das ganze soll offen im Raum an der Decke betrieben werden.

Ich hoffe, dass ich jetzt alle nötigen Daten genannt habe und ihr mir weiter helfen könnt. Habe schon viel mit Led's gearbeitet aber noch nie im Leistungssegment. Wenn dieser Plan nicht funktioniert, muss ich bei meinem anderen Plan, wo die 10W Arrays geplant sind, komplett umplanen.

Vielen Dank schon mal im Voraus.

[Borax]

Die Arrays können durch den geringen Durchmesser des Bleches bzw. der Lampe, wo sie rein kommen, nur direkt aneinander sitzen.

Hauptproblem ist: Kommt noch genug Frischluft an die Kühlkörper oder ist die Konvektion in der Lampe schon stark eingeschränkt?
Die 4W SmartArrays haben einen thermischen Widerstand von knapp 5K/W (LED-Junction->Kühlkörper - hab ich selbst nachgemessen... mit dieser Methode: viewtopic.php?f=31&t=12079 ). Bei 350mA (also 4W) liegt dann die LED-Temperatur rund 20°C oberhalb der Kühlkörpertemperatur. Um die Kühlkörpertemperatur auf max. 70°C zu halten (im Sommer können an der Decke durchaus mal 35°C Umgebungstemperatur herrschen) heißt das für 4 Module (16W) dass der Kühlkörper (insgesamt) auf einen Wärmewiderstand von etwa 2K/W (macht 32°C über der Umgebungstemperatur bei 16W) kommen sollte. 12cm des Extreme-Lines Kühlkörpers reichen also nie und nimmer...
Andere Kühlkörper in einer Größe die in 12cm Durchmesser passen (und reichen) gibt es durchaus. Aber helfen tut das nur, wenn genug Frischluft an den Kühlkörper kommt. Beispiel: http://www.reichelt.de/Profilkuehlkoerp ... nr=V+7331G (der ist 10x7.5cm - einfach gute 2cm absägen, dann passt der in 12cm Durchmesser...

In der Lampe hinter dem 2mm Blech soll die KSQ MeanWell pcd 25 1400 die Arrays füttern.
Da diese bis zu 18V ausspuckt sollte ein 16 oder 17ohm Widerstand die überflüssige Spannung fressen, so dass wir auf 350mA und ungefähr 12,2V kommen.

Macht keinen Sinn. Widerstände sind bei KSQs nicht erforderlich (bzw. 'kontraproduktiv'). Besser das PCD-25-350 und die 4 Module (ohne Widerstand!) in Serie direkt da dran betreiben.

[Achim H]

Die 4W SmartArrays haben einen thermischen Widerstand von knapp 5K/W (LED-Junction->Kühlkörper - ... )

Wenn 4 Arrays in/auf einen Kühlkörper montiert werden sollen, hat man dann nicht ebenfalls (wie bei den Leds auf einer Array-Platine) eine Parallelschaltung von Wärmewiderständen?

Wenn der Fußboden beleuchtet werden, zeigen die Rippen ebenfalls nach Unten.
Dadurch sinkt der Wirkungsgrad des Kühlkörper auf nur noch 60%.
3K/W / 60% =
3K/W / 0,6 = 5K/W

Und es kommen noch mehrere Übergangswärmewiderstände hinzu:
1. Arrays - Kühlkörper
2. Kühlkörper - Alublech
3. Alublech - Alublech

im Sommer können an der Decke durchaus mal 35°C Umgebungstemperatur herrschen

In einer schlecht isolierten Dachgeschosswohnung (wie bei mir) kann es direkt unter der Decke auch mal 45-50°C heiß sein.
Eine 42°C Raumtemperatur habe ich bei mir schon mal gemessen (abgelesen um 02:00 Uhr).

[LEDRestaurierung]

Es ist eine teure Designerlampe aus den 90er Jahren für Par38 Lampen, deshalb kann man eigentlich nur etwas direkt am Träger des Sockels festschrauben.
Ja man kann Lampen kaufen aber erstens bastle ich gerne und es gibt nur welche mit max.40° Abstrahlwinkel.
Die Lampe ist rund und hat einen Außendurchmesser von 190mm. Das Bild ist durch die ca 120mm große Öffnung gemacht und zeigt den Träger. Hinten ist für die Winkelverstellung eine ca. 5cm^2 großes Loch. Die Oberkante des des Kühlers sollte aus Designgründen mit der Lampenkante abschließen. Hinzu kommt noch, dass die KSQ auch darein soll.
Ich hoffe ihr habt ein paar Ideen. Vielen Dank, das ihr mir helft!

[Achim H]

Wenn die Lampe umgedreht wird und nach Unten leuchtet, dann wirkt das Gehäuse der Lampe wie eine Haube und verhindert, dass Warmluft aufsteigen kann.

Im laufenden Betrieb wird Wärme erzeugt. Diese steigt unter die Haube und sammelt sich dort. Es wird aber weiterhin Wärme erzeugt. Die Leds schwimmen quasi in der warmen Luft, die Luft (damit auch die Leds) würde heißer und immer heißer werden.

Ich sehe keine Möglichkeit, dort hinein eine Led-Beleuchtung einzubauen.
Die warme Luft muss raus (vorzugsweise nach Oben raus. Warme Luft ist leichter und steigt deshalb nach Oben. Von Unten kann kalte Luft bis zum Kühlkörper nachströmen.).

[LEDRestaurierung]

Dort wo man den Chrom sieht ist oben. Das Verchromte ist der Halter, der logischerweise nach draußen geht. Er läuft in dem von mir schon erwähntem Schlitz von 10*60mm. Reicht das nicht aus?

[Achim H]

Sagen wir es mal so:
Im Langloch befindet sich auch die Halterung für die Lampe, die die Öffnung wieder verkleinert. Und 16 Watt sind eine Menge Holz. Hinzu kommt noch die Abwärme des Netzgerätes. Und das soll alles durch das kleine Loch zur Decke hin ausströmen?
Hmmm. Könnte sehr eng werden.

Wie groß ist der Abstand der Lampe bis zur Decke?
Ein paar Zentimeter müsste man schon haben.

[LEDRestaurierung]

Also die KSQ ist ja für den Einbau entwickelt. War deshalb davon ausgegangen, dass sie nicht viel Wärme produziert.
Bis zur Decke sind es etwas mehr als 90mm. Das Rohr der Halterung ist von der genannten Fläche schon abgezogen.

[Borax]

dass sie nicht viel Wärme produziert.

Tut sie auch nicht. Bei einer Effizienz von guten 80% sind es bei 16W etwa 3W die zusätzlich von der KSQ 'verheitzt' werden.
Wie gesagt, ich würde es mit den schwächeren SmartArrays probieren und die möglichst gut verteilt auf einem möglichst großen, passend zugeschnittenen Kühlkörper montieren. Dann einfach schauen, wie hoch man mit dem Strom gehen kann, ohne dass es zu heiß wird (solange man den Kühlkörper noch anfassen kann ist alles ok und 70° fühlen sich schon sehr heiß an).

[LEDRestaurierung]

Habe den Schlitz und das dazugehörige Loch noch mal genau vermessen. Es ist 6,6cm^2 groß.
Wenn man es nicht hin bekommt, die KSQ mit rein zu bauen, muss ich sie zur Not außen platzieren. Dann brauche ich aber eine KSQ für Phasen Cutting für insgesamt 20 von Arrays. Leider für so viel Leistung noch nichts gefunden.
Habe ein Kühler Design im Kopf aber so etwas scheint es nicht zu geben. Werde morgen mal eine Zeichnung davon anfertigen. Das zu fertigen ist nicht schwer, kann es wahrscheinlich auch gut machen lassen aber das Material ist dafür leider sehr teuer. Man bräuchte dafür ein zylinderförmigen Alublock mit einem Durchmesser von 120mm und einer Länge von 100mm.

[LEDRestaurierung]

So jetzt bin ich endlich mal dazu gekommen. Ich hoffe es wird deutlich.
Es sind so zu sagen zwei Stege mit den Maßen 15*15mm, die mit Kühlrippen verbunden sind und von der Seite auch mit welchen gekühlt werden. Hinter den beiden Stegen gehen die Kühlrippen weiter, so dass die ganze warme Luft immer direkt nach oben weg geführt wird.
Es ist einfach nur ein Entwurf, der denke ich noch relativ leicht zu fertigen ist. Meine größte Hoffnung wäre allerdings, dass es so etwas vielleicht schon zu kaufen gibt.
Vielleicht gibt es ja noch eine andere bessere und vor allem leichtere Lösung. Und wenn nicht, wäre es cool, wenn ihr mir bei der Dimensionierung helfen könntet.

[Borax]

Schaut gut aus

Und wenn nicht, wäre es cool, wenn ihr mir bei der Dimensionierung helfen könntet.

Welche Dimensionierung? Ob das 'reicht' kann ich nicht beurteilen. Man kann so was (Kühlleistung) zwar in etwa berechnen, aber ich nicht (Programme zur Berechnung von finiten Elementen übersteigen mein Budget - sowohl was Einarbeitungszeit als auch Geld angeht).

[LEDRestaurierung]

Gibt es denn sonst hier im Forum wen, der das machen kann und eventuell für mich machen würde?