Hallo liebe Gemeinde,
ich habe mich für eine Nichia 108 entschieden und möchte sie in einer portablen Anwendung nutzen. Die Schaltung ist soweit auch schon fertig, nur mit der Wärmeentwicklung habe ich ein Problem. Ich möchte ein vorhandenes Gehäuse nutzen, welches mir keinen Platz für einen traditionellen Kühlkörper bietet. Um dennoch ein bestmögliches Wärmemanagement zu entwickeln benötige ich Informationen über die Wärmeverlustleistung. Bei typ. Stromverbrauch rechne ich mit einer Wärmeentwicklung von ca 15 Watt. Diese Werte sind aber nicht validiert.
Um noch kurz mein Konzept vorzustellen: Ich würde den Chip auf einer Kupferplatte aufkleben und darüber die Wärme ableiten an eine Stelle an der ich ausreichend Platz habe.
Mit freundlichen Grüßen
Richard
Nichia CoB Serie 108 - Wärmemanagement
Moderator: T.Hoffmann
Eine Wärmeleistung von 15 W halte ich für etwas optimistisch.
Beim Nennstrom von 860 mA beträgt die Leistungsaufnahme des Moduls typisch 31,3 W.
Der elektrische Wirkungsgrad dürfte irgendwo zwischen 40 und knapp unter 50% liegen. Sicherheitshalber würde ich mit 40% rechnen.
Das wären dann 18,8 W, also rund 19 W. Damit bist Du auf der sicheren Seite.
Bei Deinem Vorhaben solltest Du den Wärmeleitwert des Kupfers nicht vernachlässigen. Du transportierst den Wärmestrom QW über eine gewisse Strecke nur über die Kupferplatte zwischen Einspeisung (COB-Modul) und Ableitung (Kühlkörper). Daraus ergibt sich eine Strecke l sowie eine Fläche A, die sich aus Dicke und Breite der Kupferplatte ergibt.
Der Wärmewiderstand dieser Strecke berechnet sich zu
Der Wärmeleitwert λ von handelsüblichem Kupfer liegt zwischen 240 und 380 W/(m•K). Nehmen wir der Einfachheit halber einen Wert von 300 W/(m•K) an.
Nehmen wir jetzt mal an, Du möchtest die Wärme vom COB-Modul über eine Strecke von 10 cm über eine Kupferplatte mit einer Stärke von 10 mm und einer Breite von 3 cm zum Kühlkörper transportieren, also in etwa so:
Der Wärmewiderstand der Kupferplatte zwischen COB-Modul (gelb) und Kühlkörper (grau) beträgt dann
Rth = 0,1 m / (300 W/(m•K) • 0,03 m • 0,01 m) = 1,1 K/W
Zwischen COB-Modul und Kühlkörper ergibt sich dadurch allein durch die Kupferplatte eine zusätzliche Temperaturdifferenz von rund 21°C.
Bei Halbierung der Dicke bzw. Verdopplung der Länge verdoppelt sich auch der Wärmewiderstand.
Die so entstehende Temperaturdifferenz solltest Du bei Deiner Planung also unbedingt berücksichtigen.
Beim Nennstrom von 860 mA beträgt die Leistungsaufnahme des Moduls typisch 31,3 W.
Der elektrische Wirkungsgrad dürfte irgendwo zwischen 40 und knapp unter 50% liegen. Sicherheitshalber würde ich mit 40% rechnen.
Das wären dann 18,8 W, also rund 19 W. Damit bist Du auf der sicheren Seite.
Bei Deinem Vorhaben solltest Du den Wärmeleitwert des Kupfers nicht vernachlässigen. Du transportierst den Wärmestrom QW über eine gewisse Strecke nur über die Kupferplatte zwischen Einspeisung (COB-Modul) und Ableitung (Kühlkörper). Daraus ergibt sich eine Strecke l sowie eine Fläche A, die sich aus Dicke und Breite der Kupferplatte ergibt.
Der Wärmewiderstand dieser Strecke berechnet sich zu
- Rth.jpg (11.81 KiB) 3508 mal betrachtet
Nehmen wir jetzt mal an, Du möchtest die Wärme vom COB-Modul über eine Strecke von 10 cm über eine Kupferplatte mit einer Stärke von 10 mm und einer Breite von 3 cm zum Kühlkörper transportieren, also in etwa so:
Rth = 0,1 m / (300 W/(m•K) • 0,03 m • 0,01 m) = 1,1 K/W
Zwischen COB-Modul und Kühlkörper ergibt sich dadurch allein durch die Kupferplatte eine zusätzliche Temperaturdifferenz von rund 21°C.
Bei Halbierung der Dicke bzw. Verdopplung der Länge verdoppelt sich auch der Wärmewiderstand.
Die so entstehende Temperaturdifferenz solltest Du bei Deiner Planung also unbedingt berücksichtigen.
Für sowas empfielt sich eine Heatpipe: http://www.voelkner.de/products/238891/ ... oCSunw_wcB
Dazu guten Wärmeleitkleber und natürlich Kühlkörper + Kupferblock unter der LED.
Dazu guten Wärmeleitkleber und natürlich Kühlkörper + Kupferblock unter der LED.
Wie bekommt man als Bastler denn die Heatpipe mit möglichst geringem Wärmeübergangswiderstand in das Kupfer und den Kühlkörper hinein? Und welche Heatpipe genau muß es sein, damit sie überhaupt bei der Temperatur funktioniert, die die LED bei langer Lebensdauer maximal erreichen darf?
Ich persönlich würde die Heatpipes beidseitig mit einem Schraubstock (glatte Backen) drücken, damit man mehr Auflagefläche bekommt - machen die Hersteller schließlich auch: http://webshop.schneider-consulting.it/ ... 5806_2.jpg
Dann würde ich die Heatpipes mit Arctic Alumina oder einem anderen Wärmeleitkleber auf eine Kupferplatte kleben, auf die dann an der einen Seite die LED sitzt, an der anderen dere KK.
Löten ist auch eine Möglichkeit, die Heatpipe die ich verlinkt habe ist bis 250° belastbar - bleihaltiges Weichlot schmilzt je nach Fabrikat aber schon bei 200°.
Dann würde ich die Heatpipes mit Arctic Alumina oder einem anderen Wärmeleitkleber auf eine Kupferplatte kleben, auf die dann an der einen Seite die LED sitzt, an der anderen dere KK.
Löten ist auch eine Möglichkeit, die Heatpipe die ich verlinkt habe ist bis 250° belastbar - bleihaltiges Weichlot schmilzt je nach Fabrikat aber schon bei 200°.
Ich persönlich würde die Heatpipes beidseitig mit einem Schraubstock (glatte Backen) drücken,
Keine gute Idee. Beim Flachdrücken einer runden Heatpipe dürften die Kapillare im Inneren entweder gestört oder zerstört werden. Wenn ich eine flache Heatpipe brauche, kaufe ich eine flache Heatpipe.
Für runde Heatpipes gibt es entsprechende Koppelelemente, für die von L4M4 verlinkte z.B.:
http://www.voelkner.de/products/29772/W ... 3-6mm.html
Diese enthalten entsprechend dimensionierte Bohrungen, in die die Heatpipe mit Wärmeleitpaste eingelassen wird.
Weitere Infos zur Verwendung von Heatpipes:
http://downloads.cdn.re-in.de/175000-19 ... 3_6_MM.pdf
Zur Funktion von Heatpipes (auf englisch):
https://www.1-act.com/resources/heat-pipe-fundamentals/
Besonders beeindruckend der zweite Teil des Videos.
Das Ganze ist allerdings mit nicht unerheblichen Kosten verbunden. Ob dem Threadstarter dies wert ist, muss er selbst entscheiden.