LED Wake Up Light

[KrawallKurt]

Hi,
Mir ist vor ein paar Tagen die Idee gekommen, mir ein eigenes Wake Up Light zu basteln, was von "aus" bis "Raum angenehm hell" aufdimmen können soll. Da habe ich mich mal ein bisschen erkundigt, was so möglich ist und habe auch direkt mal ein paar Fragen, mit denen ich wahrscheinlich im Anfänger-Forum am besten aufgehoben bin.

1) Macht es für dieses Vorhaben mehr Sinn, eine High-Power LED zu benutzen, oder eher viele kleine?

2) Ich würde gerne am Ende nur eine Steckdose benutzen. Am liebsten würde ich das ganze mit einem ATtiny steuern, die wollen so ca. 5V DC. Bei den KSQ habe ich jetzt nur welche gefunden, die Netzspannung wollen. Wie bringe ich das alles unter einen Hut? Gibt es auch KSQ mit DC Input?

Viele Grüße


EDIT: Mir ist grad ne Idee gekommen und ich würde mal gern Meinungen dazu hören, ob das eine gute Idee ist.

12V Steckernetzteil --> DC/DC Step-Down --> 5V --> Controller
........................ --> KSQ oder dieser --> LED

[t_schulz]

Hi,

zu 1.: Nach Geschmack. Für einen einzelnen Lichtpunkt, den man zur Projektion (enge Abstrahlwinkel) braucht, nimmst Du eine HighPower-LED. Wenn Du das nicht brauchst, kannst Du aussuchen. MidpowerLEDs sind meist effizienter, die Wärme ist verteilt und Du kannst den Strom auch über Widerstände einstellen.

Die Steuerung funktioniert wie von Dir beschrieben. In der Midpower- Variante kannst Du mit dem µC einen FET ansteuern.

[KrawallKurt]

Danke schonmal für deine Antwort. Eigentlich brauche ich für sowas nicht einen einzelnen Lichtpunkt, da ich ja den ganzen Raum erhellen will und keinen Spot.
Je mehr ich drüber nachdenke, desto mehr Ideen kommen. Ich würde das ganz gerne bunt machen. Jetzt ist die Frage, wie viele ich denn von denen bräuchte, um so eine zu ersstzen.

Und für letztere bräuchte ich dann noch 3 Treiber, richtig? (2x so einen und einmal so einen)

Habe jetzt grad im Datenblatt dieser Treiber gesehen, dass die 5V als PWM Eingang wollen. Die µC's geben da ja normal nur 3,3V ab... Sollte ich da dann noch n Transistor zwischen schalten?

Klingt fast so, als wäre die Midpower Variante sinnvoller.

In der Midpower- Variante kannst Du mit dem µC einen FET ansteuern.

Mit FETs habe ich noch nie gearbeitet. Bringt mir das hier Vorteile gegenüber einem bipolaren Transistor?

Viele Grüße

[Borax]

Jetzt ist die Frage, wie viele ich denn von denen bräuchte, um so eine zu ersstzen.

Die Superflux hat maximal 5lm (alle Farben voll an). Die Cree-XP-E-RGB auf Star hat maximal rund 400lm (alle Farben voll an).
Also brauchst Du ziemlich viele SuFlux...
Auch die Cree-XP-E-RGB kann ohne Treiber betrieben werden. Oder man baut sich einen passenden Treiber selbst. Wobei die Treiber ja nicht mehr viel kosten.

Die µC's geben da ja normal nur 3,3V ab

Wie kommst Du da drauf? Die liefern etwa das was man ihnen zur Verfügung stellt (Betriebsspannung). Wenn Du den ATTiny mit 5V betreibst, kommt am PWM Ausgang auch rund 5V raus (je nach Last ein paar hundert Millivolt weniger)
Wenn es halbwegs hell sein soll würde ich mindestens 3 der Cree-XP-E-RGB planen. Die können dann auf einem hinreichend großen Kühlkörper montiert werden und leuchten dann ohne Linse auch den Raum aus.

Mit FETs habe ich noch nie gearbeitet. Bringt mir das hier Vorteile gegenüber einem bipolaren Transistor?

Ja. Bei halbwegs großen Strömen (> 200mA) auf alle Fälle.

Ich würde gerne am Ende nur eine Steckdose benutzen. Am liebsten würde ich das ganze mit einem ATtiny steuern, die wollen so ca. 5V DC.

Dann ein 12V Netzteil nehmen, die 5V für den µC per 78L05 erzeugen und die LEDs mit den Treibern direkt an den 12V betreiben.

[KrawallKurt]

Wie kommst Du da drauf? Die liefern etwa das was man ihnen zur Verfügung stellt (Betriebsspannung). Wenn Du den ATTiny mit 5V betreibst, kommt am PWM Ausgang auch rund 5V raus (je nach Last ein paar hundert Millivolt weniger)

Oups, beim Raspberry Pi ist das so. Dachte, das wäre auch bei den ATtiny so.

Wenn es halbwegs hell sein soll würde ich mindestens 3 der Cree-XP-E-RGB planen. Die können dann auf einem hinreichend großen Kühlkörper montiert werden und leuchten dann ohne Linse auch den Raum aus.

Das ganze soll natürlich auch in ein Gehäuse mit Plastik oder Plexiglas oder was sonst noch so Licht durchlässt. Reichen die dann auch? Und kriegt man auch ein vernünftiges weiß hin, oder ist das dann eher bunt?

Mit FETs habe ich noch nie gearbeitet. Bringt mir das hier Vorteile gegenüber einem bipolaren Transistor?

Ja. Bei halbwegs großen Strömen (> 200mA) auf alle Fälle.

Was genau ist da der Vorteil? Hätte noch ein paar BC337-40 hier rumliegen. Falls die ungeeignet sind, kannst du mir ein FET Modell nennen, das sich gut eignet?

Ich würde gerne am Ende nur eine Steckdose benutzen. Am liebsten würde ich das ganze mit einem ATtiny steuern, die wollen so ca. 5V DC.

Dann ein 12V Netzteil nehmen, die 5V für den µC per 78L05 erzeugen und die LEDs mit den Treibern direkt an den 12V betreiben.

Nur nochmal zu Absicherung, dass ich deinen Vorschlag so richtig verstehe: 12V Netzteil, 3x Treiber parallel und an jedem die entsprechende Farbe der 3 LEDs in Reihe, dann die Treiber per PWM schalten?

Was meintest du oben, die Cree kann man auch ohne Treiber betreiben? Mit Vorwiderstand wie eine low-power led dann? Irgendwo habe ich gelesen, dass man High-Power LEDs nur mit KSQ betreiben soll. Kannst du mir kurz noch in einem Satz erklären, warum und, warum das hier nicht sein muss?

Vielen Dank

[Borax]

Ja. Der Raspi hat ja auch einen ganz anderen Prozessor. Der verträgt nur 3.3V. Die ATTiny aber bis zu 5.5V.

Das ganze soll natürlich auch in ein Gehäuse mit Plastik oder Plexiglas oder was sonst noch so Licht durchlässt. Reichen die dann auch? Und kriegt man auch ein vernünftiges weiß hin, oder ist das dann eher bunt?

Ein wirklich vernünftiges Weiß bekommt man mit RGB nie hin. Ein halbwegs brauchbares (bei geeigneter Farbmischung) schon. Du kannst Die LEDs schon in ein Plexi-Gehäuse einbauen. Für eine gute Lichtstreuung sorgt z.B. evonik Satinice: http://www.plexiglas-shop.com/DE/de/ple ... u9e6e5cxlh
Ob das insgesamt hell genug ist kann ich für Dich nicht entscheiden. Wie hell soll es denn werden (Angabe in Lumen oder 'Glühlampenäquivalent' im Sinne von: So hell wie eine 60W Glühbirne).

Was genau ist da der Vorteil? Hätte noch ein paar BC337-40 hier rumliegen. Falls die ungeeignet sind, kannst du mir ein FET Modell nennen, das sich gut eignet?

Ein Mosfet ist ein spannungsgesteuertes Bauelement. Wenn dessen Eingangskondensator geladen ist, fließt kein Strom mehr aber der Fet bleibt (gut!) leitend. Ein guter Mosfet hat dann einen 'Restwiderstand' von weniger als 0.1 Ohm. Daher kann man damit große Ströme schalten ohne dass das Bauelement heiß wird. Ein Leistungstransistor (mehr als 1A Schaltleistung) hat meist eine lausige Stromverstärkung. Damit der gut leitet muss der Basisstrom auch schon recht hoch sein (z.B. 50mA). Und auch dann hat er einen 'Restwiderstand' von meist mehr als 1 Ohm. Die BC337-40 kannst Du bis etwa 0.5A verwenden. Die haben auch noch eine recht gute Stromverstärkung. Trotzdem hast Du bei 20mA Basisstrom (höher sollte man einem Attiny Pin nicht belasten) und 0.5A Kollektorstrom etwa 0.5V Verlust. ein IRLZ34N (Standard-Mosfet: http://www.reichelt.de/index.html?ACTIO ... IRLZ%2034N ) hat bei der gleichen Konstellation weniger als 0.1V Verlust.

Nur nochmal zu Absicherung, dass ich deinen Vorschlag so richtig verstehe: 12V Netzteil, 3x Treiber parallel und an jedem die entsprechende Farbe der 3 LEDs in Reihe, dann die Treiber per PWM schalten?

Ja genau. Falls Du es noch heller haben willst ggf. auch noch mehr LEDs und ein 24V Netzteil verwenden.

Mit Vorwiderstand wie eine low-power led dann? Irgendwo habe ich gelesen, dass man High-Power LEDs nur mit KSQ betreiben soll. Kannst du mir kurz noch in einem Satz erklären, warum und, warum das hier nicht sein muss?

Ja mit Vorwiderstand. Mit KSQ ist schon besser/einfacher, weil man bei High-Power LEDs mit Vorwiderstand schon ein wenig aufpassen muss. Sprich dieser muss 'eingemessen' werden: Wenn man die LED so betreibt, den Vorwiderstand langsam reduzieren, bis der Strom auch dann passt, wenn die LED warm gelaufen ist. Hier steht ein wenig mehr dazu: viewtopic.php?f=31&t=7920

[KrawallKurt]

Ein wirklich vernünftiges Weiß bekommt man mit RGB nie hin.

Hmm... bin grad n bisschen hin und her gerissen... Habe noch nicht so viel Erfahrung und kann es deshalb schwer abschätzen. Vielleicht baue ich mir auch 2 Lampen. So ein buntes "Moodlight" und ein weißes Wake-Up-Light. Oder nutze RGBW Leds? Ich weiß es noch nicht. Was hältst du denn für die beste Variante?

Du kannst Für eine gute Lichtstreuung sorgt z.B. evonik Satinice: http://www.plexiglas-shop.com/DE/de/ple ... u9e6e5cxlh

Wow. Bestimmt ist das super, aber gibts da auch preisgünstigere Alternativen?

Ob das insgesamt hell genug ist kann ich für Dich nicht entscheiden. Wie hell soll es denn werden (Angabe in Lumen oder 'Glühlampenäquivalent' im Sinne von: So hell wie eine 60W Glühbirne).

Also meine Schreibtischlampe hat ne 20W Halogenleuchte mit 280lm. Die macht, gegen die Decke gerichtet, das Zimmer ausreichend hell zum Aufwachen, allerdings ist die Leuchte da ja auch in so einem Alu(?)-Kopf drin, der das noch reflektiert und so. Wie viel Licht so eine Plexiglas oder Kunststoffabdeckung noch frisst, da fehlt mir leider die Erfahrung.


Danke noch für den Tipp mit dem MOSFET. Werde ich dann so machen. Die kann ich genauso anschließen, wie die bipolaren Transistoren, richtig?

[Achim H]

Du kannst Für eine gute Lichtstreuung sorgt z.B. evonik Satinice: http://www.plexiglas-shop.com/DE/de/ple ... u9e6e5cxlh

Wow. Bestimmt ist das super, aber gibts da auch preisgünstigere Alternativen?

Beim Plexiglas bezieht sich der Preis auf 1m².
Wenn Du weniger brauchst, dann ist auch der Preis geringer.
Nur als Beispiel: 20 x 20cm kosten nur 12,34 EUR (inkl. Zuschnittkosten, zuzüglich Versandkosten)

Günstigere Alternative:
Butterbrotpapier.

Wie viel Licht so eine Plexiglas oder Kunststoffabdeckung noch frisst, da fehlt mir leider die Erfahrung.

Bei Plexiglas wird die Transmission (Licht-Durchlässigkeit) angegeben:
Beim oben verlinkten SatinIce beträgt diese 83%.

Lichtstrom (Lumen) der Leds x 0,83 = Lichtstrom (Lumen), die in den Raum leuchten.

Oder anders herum:
Lichtstrom (Lumen), die in der Raum leuchten sollen / 0,83 = erforderliche Lichtstrom (Lumen) der Leds.

[KrawallKurt]

Ohh, hatte nicht gesehen, dass von dem Preis der da für den Beispiel Zuschnitt von 20x10 angegeben ist nur 2€ fürs Material sind und 8,33€ für den Schnitt berechnet werden. Das optimal lichtstreuende Plexiglas findet man sonst leider ziemlich schlecht. Ist das viel besser, als beidseitig satiniertes? Hat dazu jemand ne Erfahrung gemacht, bzw kann das vergleichen?

Und ja, da steht die Transmission dabei. Wusste nicht, dass sich das linear zum Lichtstrom verhält. Wie verhält es sich eigentlich, wenn ich mehrere LEDs verwende? Da wird der Lichtstrom ja auch nicht addiert, oder? Gibt's da ne Faustregel oder evtl sogar Formel, dass man das von vorne herein abschätzen kann?

[Achim H]

Nur ein Versuch macht kluch (klug).
Bestell Dir doch einfach ein (oder ein paar) Muster. Diese kosten nur ein paar EUR, dafür versandkostenfrei.
Muster SatinIce (100 x 75 x 3mm) = 3 EUR --> möglicherweise reicht es schon für Dein Vorhaben.

Lumen von mehreren Leds werden addiert.

[Borax]

Genau oder halt zwei Muster bestellen. Oder ein/zwei Muster-Rohre (gibt es auch aus diesem Material. Und ja, der Unterschied zu 'normalem beidseitig satinierten' ist deutlich.
Wegen RGB/RGBW: Einfach eine Lampe mit RGB Leds UND warmweißen Led(s) aufbauen. Die Ansteuerung kann der Attiny ja auch für RGBW machen.

Danke noch für den Tipp mit dem MOSFET. Werde ich dann so machen. Die kann ich genauso anschließen, wie die bipolaren Transistoren, richtig?

Nein. Nicht ganz. Der bei einem Mosfet mit der Basis eines NPN-Transistors vergleichbare Anschluss ist das Gate, Kollektor entspricht Drain und Emitter dem Source Pin. Anders als Transistoren (deren Basis-Emitter Spannung normalerweise kleiner 1V ist) brauchen Mosfets eine höhere Spannung (je nach Mosfet zwischen etwa 3V und 10V) zwischen Gate und Source. Datenblatt des Mosfets lesen: http://www.reichelt.de/index.html?&ACTI ... RLZ34N.pdf hilft auch weiter...

[KrawallKurt]

Okay,
der MOSFET steht mal auf der Einkaufsliste und beim Plexiglas werde ich dann vermutlich zum optimal streuenden greifen, wenn es soweit ist.
@Borax: Also du rätst mir von RGBW ab? Sind die schlechter, als RGBs und Weiße einzeln? RGB ohne W gibt es auf leds.de ja nur eine, da fällt die Wahl dann nicht schwer, aber bei den warmweißen gibt es sehr viele... Gibt es eine, die du mir besonders empfehlen kannst?

[Borax]

Sind die schlechter, als RGBs und Weiße einzeln?

Meist schon. Je mehr Chips auf eher engem Raum verbaut sind desto schlechter.

RGB ohne W gibt es auf leds.de ja nur eine...

Und diese eine ist eigentlich keine RGB sondern drei einzelnen LEDs. Wobei hier die einzelnen LEDs (+ Platine) teurer wären.

aber bei den warmweißen gibt es sehr viele... Gibt es eine, die du mir besonders empfehlen kannst?

Hängt ein wenig vom Gesamtkonzept ab. Sehr gut sind die Nichia COB LEDs. aber die haben alle > 30V Betriebsspannung. Passt dann schlecht zu den RGB LEDs. Auch gut sind die hier: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -Star.html . Bei 700mA kannst Du genauso 3 Stück an 12V betreiben wie bei den RGB, und 3 Stück bei 700mA liefern dann immerhin rund 750lm, was grob einer 60W Glühbirne entspricht.

[KrawallKurt]

Ahh, da drängt sich mir noch eine Frage auf: Sollte man so eine LED dann auch nur mit 700mA betreiben, wenn sie für maximal 1800mA ausgelegt ist? Wäre es unklug, die vielleicht mit 1000mA zu betreiben, um mehr rauszuholen?

[Borax]

Sollte man so eine LED dann auch nur mit 700mA betreiben, wenn sie für maximal 1800mA ausgelegt ist?

Das hängt sehr stark von der Kühlung ab. Prinzipiell sinkt sowohl Lebensdauer als auch Effizienz sehr stark ab je näher man dem max. erlaubten Strom kommt. Ich betreibe alle LEDs mit etwa der Hälfte des max. erlaubten Stroms (wenn keine optimale Kühlung möglich ist auch noch wesentlich weniger - bis etwa 20%). Bei wirklich optimaler Kühlung kann man in manchen Fällen auch LEDs sinnvoll mit etwa 70-80% des erlaubten Stromes betreiben, in Einzelfällen (z.B. Taschenlampe) wo die LED nur ein paar hundert bis 1000 Stunden halten muss, kann man den erlaubten Strom auch mal voll 'ausfahren'.

[KrawallKurt]

Apropos Kühlung: Die LEDs, die du mir gerade empfohlen hast, haben einen geringeren Wärmewiderstand (4,2K/W), als der Standard-Kühlkörper (4,5K/W). Ich hab mir eh schon überlegt, eventuell ein Alublech hinter die LEDs zu setzen. Ich dachte mir, da beim Plexiglas das Licht ja teilweise wieder zurückgeworfen wird, wäre ein Alu-"Spiegel" hinter den LEDs vielleicht gar nicht so dumm. Hab grad versucht, es zu beschreiben, aber mache jetzt doch mal ne Skizze, siehe Anhang. Würde so ein Alublech als Kühlkörper taugen?

Ich beschreibe es jetzt doch nochmal: Ich will eine Box mit dreieckigem Grundriss aus Holz bauen und eine Seite als Plexiglaswand haben, die von den LEDs durchstrahlt wird. Hinter den LEDs ist ein Alublech, was ich, falls möglich, auch einfach als Kühlkörper nutzen würde. Je nach Abmessungen der Box (steht noch nicht fest) würde die Elektronik dann entweder hinter das Blech in die Ecke kommen, oder ich bau noch ein "Untergeschoss" unter die Box.

Falls ich das so kühlen könnte: Wie müsste ich das Alublech dimensionieren? Und wäre es generell für die Wärmeabfuhr ein Problem, wenn die Box geschlossen ist?

//EDIT: Grad gesehen, dass meine Skizze nicht hochgeladen wurde

[Achim H]

Ich beschreibe es jetzt doch nochmal: Ich will eine Box mit dreieckigem Grundriss aus Holz bauen und eine Seite als Plexiglaswand haben, die von den LEDs durchstrahlt wird. Hinter den LEDs ist ein Alublech, was ich, falls möglich, auch einfach als Kühlkörper nutzen würde. Je nach Abmessungen der Box (steht noch nicht fest) würde die Elektronik dann entweder hinter das Blech in die Ecke kommen, oder ich bau noch ein "Untergeschoss" unter die Box.

Steht diese Kiste frei im Raum oder hängt diese an der Wand?

Falls ich das so kühlen könnte: Wie müsste ich das Alublech dimensionieren? Und wäre es generell für die Wärmeabfuhr ein Problem, wenn die Box geschlossen ist?

Berechnung eines Dreieck: Grundseite x Höhe / 2 (vorzugsweise in m²).

Berechnung des Wärmewiderstandes eines Bleches:
d
------ = Rth [in K/W]
λ x A

d = Dicke [in m]
λ = Wärmeleitfähigkeit des Material [in W/m*K]
A = Fläche [in m²]

Aluminium hat 236W/m*K.

Wenn 1 Seite des Bleches nach innen gerichtet ist, dann kann nur 1 Seite die Wärme mit der Umgebungsluft austauschen. Der Wärmewiderstand muss verdoppelt werden.

Soll die Kiste an der Wand hängen, dann sind Abstandsklötzchen sinnvoll.
Andernfalls darfst Du die Wand auch noch berechnen.
Beton hat 2,1W/m*K
Kalkzementputz hat 1W/m*K

Wenn mehrere gleiche Leds auf dem selben Kühlkörper bzw. -blech montiert sind, dann liegt eine Parallelschaltung von Wärmewiderständen vor.
Rth einer Led / Anzahl Leds.

Alle Wärmewiderstände (inkl. Leds) werden addiert.

P [in W] x Rth = ΔT
Leistung, die weggekühlt werden muss x Wärmewiderstand (Rth) = ΔT

ΔT = Erwärmung [in K --> gleichbedeutend: °C]
max. erlaubt: 70°C - Umgebungstemperatur [in °C]

[KrawallKurt]

Soll heißen. je dicker mein Blech, desto ungünstiger? Wirkt irgendwie sehr kontra intuitiv... Dann wäre ja Alufolie ein super Kühlblech.

[Achim H]

Im Prinzip: Ja.
Die Dicke des Bleches ist aber nur für den eigenen Wärmewiderstand verantwortlich.
Eine Folie kann niemals die Wärme transportieren, die von den Leds produziert wird. Zwangsläufig musst Du ein dickeres Blech nehmen.
Je dicker das Blech, desto mehr Wärme kann transportiert werden.

Die Oberfläche ist dafür verantwortlich, wie schnell diese Wärme mit der Umgebungsluft ausgetauscht werden kann.
Das funktioniert allerdings nur, wenn die Umgebungsluft auch an die Oberfläche heran kommt.


Ein paar Blechdicken (alu blank, senkrecht montiert) mit jeweils 1m² Oberfläche:
1mm = 0,0000042K/W
2mm = 0,0000085K/W
5mm = 0,0000212K/W
10mm = 0,0000424K/W

Je kleiner die Fläche, desto größer wird der Wärmewiderstand.
Bei 0,1m² (1 x 0,1m) vergrößert sich der Wärmewiderstand um den Faktor 10
Bei 0,01m² (0,1 x 0,1m) vergrößert sich der Wärmewiderstand um den Faktor 100.
Bei 0,001m² (0,1 x 0,01m) vergrößert sich der Wärmewiderstand um den Faktor 1000.
usw.

Hier drauf muss noch der Wärmerwiderstand des Produktes addiert werden, welches gekühlt werden muss.
Bei der geplanten Led sind das 4,2K/W.

Bei 2 gleichen Leds sind das
4,2K/W / 2 Leds = 2,1K/W

Bei 3 gleichen Leds sind das
4,2K/W / 3 Leds = 1,4K/W

usw.

Bei 2 ungleichen Leds sind das
1 / ((1 / Rth Led1) + (1 / Rth Led2))

Bei 3 ungleichen Leds sind das
1 / ((1 / Rth Led1) + (1 / Rth Led2) + (1 / Rth Led3))

usw.

Die Erwärmung (ΔT) ist ein Produkt aus Wärmewiderstand und Leistung.
K/W x W = K --> gleichbedeutend: °C

ΔT + Umgebungstemperatur sollten unter 70°C bleiben. Ab 70°C verbrennt man sich die Finger.


Noch ein paar Links zum Nachlesen:
Wikipedia: Wärmewiderstand.
Energie-Lexikon: Wärmewiderstand (hier wird allerdings mit dem Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit gerechnet. Das Ergebnis ist aber gleich).

[KrawallKurt]

Okay,
hab jetzt grad mal n bisschen gerechnet, aber irgendwie vertraue ich den Zahlen nicht so recht. Das heißt, ich könnte mit einem 20cm x 30cm Alublech in 3mm Stärke ungefähr 10.000 von den LEDs kühlen?! Die passen ja net mal alle drauf Das erscheint mir doch irgendwie arg unrealistisch.

Meine Rechnung (mal ohne Einheiten): 0,003 / (236 * 0,03) = 0,000423729 K/W Wärmewiderstand für das Blech.

Irgendwo hab ich scheinbar noch n Verständnisproblem...

Die LEDs haben 2,1W und einen Wärmewiderstand von 4,2K/W --> 8,82K Erwärmung. Ist das so dramatisch, dass man das das überhaupt kühlen muss?


Wie gesagt, bin neu auf dem Gebiet und brauche offensichtlich noch etwas Nachhilfe ^^

[Achim H]

Meine Rechnung (mal ohne Einheiten): 0,003 / (236 * 0,03) = 0,000423729 K/W Wärmewiderstand für das Blech.

0,2m x 0,3m = 0,06m².
Das Ergebnis wäre entsprechend 0,0002118644K/W --> gerundet 0,000212K/W.

Werden dadrauf 10.000 Leds mit einem Wärmewiderstand von 4,2K/W montiert, dann beträgt der Wärmewiderstand nur
4,2K/W / 10.000 = 0,00042K/W

0,000212K/W + 0,00042K/W = 0,000632K/W

10.000 Leds a 2,1W = 21.000W
0,000632K/W x 21.000W = 13,272K --> 13,272°C

Das erscheint mir doch irgendwie arg unrealistisch.

Du wirst es nicht glauben: das gleiche habe ich mir auch versucht einzureden.
Aber jede Seite, die ich diesbezüglich aufgerufen habe, erklärt mir die gleiche Rechnung.
Das Ergebnis ist/war in allen Fällen immer gleich.

[ustoni]

Das erscheint mir doch irgendwie arg unrealistisch.

Du wirst es nicht glauben: das gleiche habe ich mir auch versucht einzureden.

Das liegt daran, dass Du Dich gedanklich verrannt hast. Passiert jedem mal.

Eigentlich lautet die Gleichung

RTH.png (578 Bytes) 8248 mal betrachtet

Du hast für die Länge l die Materialstärke d angenommen. Das kannst Du natürlich machen, damit kannst Du dann berechnen, wie groß der Temperaturunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Blechs ist. Damit ist aber keine Aussage darüber getroffen, wie gut das Blech die Wärme an die Umgebungsluft (durch Konvektion und Wärmestrahlung) abgeben kann, es hat also nichts mit dem Wärmewiderstand eines Blechs als Kühlkörper zu tun.
Beim oben genannten Sternkühlkörper beträgt der Wärmewiderstand 4,5 K/W. Das heißt, der Wärmewiderstand des Kühlkörpers zwischen Kühlkörper und Luft beträgt 4,5 K/W. Wird dem Kühlkörper z.B. eine Leistung von 10 W zugeführt, erwärmt er sich um 45°C bezogen auf die Umgebungstemperatur.

Mit Deiner Rechnung kannst Du z.B. bei einem Blech berechnen, wie groß die Temperaturdifferenz im Blech in einem gewissen Abstand (l) von der Wärmequelle ist. Die Materialstärke wird dann zu einem Teil der Fläche (je dicker das Material, desto größer die Fläche), da die Wärme ja von der Wärmequelle in Richtung Rand des Blechs transportiert werden muss. Dann passt auch wieder die völlig logische Annahme: desto dicker das Material, desto besser wird die Wärme abgeleitet.
Der so errechnete Wärmewiderstand gibt Dir zum Teil die Erklärung dafür, warum Du ein 1 m langes Aluprofil an einem Ende mit der Hand festhalten kannst und am anderen Ende mit der Heißluftpistole erwärmen kannst, ohne Dir die Finger zu verbrennen. (Zur vollständigen Begründung gehört natürlich auch die Konvektion und Wärmestrahlung.)
Er ist auch die Erklärung dafür, dass das Vergrößern eines Blechs ab einer bestimmten Größe keine Verbesserung der Wärmeableitung an Luft mehr bewirkt.
Sieht man ja auch in dieser altbekannten Grafik:

KK Blech.JPG (33.5 KiB) 8248 mal betrachtet

[Achim H]

Eigentlich lautet die Gleichung

Bei Wikipedia lautet die Gleichung so.
Meine Gleichung verwendet das d anstelle des l und stammt aus einem PDF, welches leider nicht mehr online erhältlich ist (wurde mit Erscheinen des Buches entfernt).


Ich hatte mal vor langer Zeit (Dez. 2014) diesen Kühlblechrechner gefunden. Leider ist dessen Funktion abgestellt worden. Man kann ihn sich aber noch downloaden (ohne Registrierung: 30 Tage gültig; mit Registrierung (kostet: 1,99) unbegrenzt gültig).
Zur Download-Seite (kein automatischer Download).

[ustoni]

Welchen Buchstaben man verwendet ist letztendlich ja auch egal, wichtig ist nur die richtige Anwendung.

Die logischen Fehler sind immer die schönsten.
Wenn mir sowas passiert (Ergebnis ist schlüssig, aber unlogisch), lass ich es für den Tag einfach sein und schlaf eine Nacht drüber. Meistens klappts am nächsten Tag dann ohne Probleme.

Ich musste vorhin selbst ein wenig googeln um drauf zu kommen. In dem Zusammenhang hab ich mir auch die Software installiert. Nur für den Kühlblechrechner 1,99€ halte ich für unangemessen. Der Elektronikbereich in der Software ist reines Basiswissen und damit für mich überflüssig.
Ich warte jetzt einfach mal die 30 Tage ab. Meist reicht die Deinstallation mit anschließendem RegistryCleaner und eine Neuinstallation für einen erneuten 30 Tage-Lauf.

[Achim H]

Sind im Programm die Blechformate auch begrenzt (online waren diese: 10-200mm x 10-200mm bei 0,5-4mm Dicke)?