alter CPU-Kühler als LED KK?

[christian_e24]

Hallo zusammen,

Ich bin neu hier und möchte erstmal alle begrüßen!
Das Forum ist sehr informativ, sehr viele Infos allein beim durchblättern.
Hier auch gleich mein Dank an die Profis, die hier weiterhelfen.

Nun aber zu meinem Problem:

Ich möchte eine leuchte mit derzeit 100W halogenstab auf LED umrüsten (dimmbar).
Aus dem shop hier möchte ich je 3 cree Q5 und P3 verwenden, KSQ hab ich mit 700mA die über poti u.widerstand dimmbar ist.

Die 6 LED werden in serie ohne vorwiderstand an die KSQ angeschlossen. 30V= 20VA Netzteil ist vorgeschaltet.

Als Kühlkörper soll ein alter CPU-Kühler (ca. 60x60x30mm) ohne lüfter verwendet werden. Die LEDs sind mit starplatine und werden mit wärmeleitkleber aus dem shop befestigt.

Meine frage ist nun ob die kühlung ausreicht und wie warm der KK werden darf.

mit freundlichen grüßen

christian

[rbt]

würd den kk dreimal so groß dimensionieren. erschwerend kommt hinzu das cpu kühler für aktivbetrieb ausgelegt sind.

betreibe 4 q5 @ 700 auf 120x60x30 (alter sockel a kk) und das is eigentlich ne gute größe mcht dann 40-50°

[christian_e24]

in der leuchte ist eigentlich nicht viel mehr platz.
ich könnte ev. das gehäuse der leuchte noch mit dem KK verkleben, es ist eine haube aus dünnem edelstahlblech ca. 20cm durchmesser mit "luftlöchern" in der mitte.

lt. Kühlkörper-dimensionierungsrechner hier im forum benötigen die 6 LEDs einen KK mit ca. 4K/W.
Habe bei Google KK mit 4,4K/W verglichen, die sind 50x50x20mm groß.
Mein CPU-Küher ist eben mit einer grundplatte 60x60mm und vielen "zapfen" die 30mm hoch sind und ca 1,5x3mm im Querschnitt haben.
So daumen mal pi dachte ich, dass ich eher unter 4K/W komme.

[unoptanium]

Hi.


Schon möglich.
Aber rechnen wir mal grob mit den 4K/W
bei 700mA haben die 6 LEDs zusammen etwa 14W elektrisch.
Da die Lichtausbeute noch nicht so viel höher ist als 10%, rechnen wir
mal sicherheitshalber mit 13W Wärmeleistung.

Das wären dann 52 Kelvin über Umgebungstemperatur.
Also im Sommer bei 30°C im Wohnzimmer an der Decke
hätte der Kühlkörper 82°C. Würdest Du Dich da drauf wohlfühlen?
Die LEDs haben da sicher auch keine Lust drauf.

Dazu kommt noch der innere Wärmewiderstand der LED Emitter.
Ohne star können das bis zu 8K/W sein.
Bei so einer LED mit 700 mA (ca. 2,3W) sind das 18,5K.
Also im Sommer bis über 100°C Chiptemperatur.

Da sinkt nicht nur die Lichtleistung um über 10%, sondern auch die
Lebensdauer erheblich. Also entweder Du baust den passenden Lüfter
mit auf den Kühler oder Du betreibst nur max. 2 LEDs pro Kühler.



Gruß, unoptanium

[John.S]

Naja 10% Wirkungsgrad ist sehr weit nach unten geschätz aber sicherheitshalber kann man das ja machen. Selbst die alte P3 kommt bei 700mA auf gut 20% Wirkungsgrad wenn die Flusspannung nicht zu hoch ist.Durch die Erwärmung kann man noch 20-30mW abziehen womit man 2-3% an Wirkungsgrad verliert....
Fastformel ist bei kaltweißem Licht 290-300Lm=1W Lichtleistung.

[rbt]

@ christian... also meine werte stammen aus der praxis, das teil steht grad neben mir und ich halte die aktuelle konfiguration für nahezu ideal. wenn du den kleineren kk auch noch in nen gehäuse baust wird sich die temp noch weiter steigern. meine werte gelten für nen offenen verbau mit lamellen in strömungsrichtung.

wenn dir die lebensdauer net so wichtig ist, kannste die leds nat auch blut und wasser schwitzen lassen. das ist halt einer der üblichen tradeoffs die man hat.

[unoptanium]

Moin


@John.
Die aktuellen Power LEDs wie Seoul P4 und XRE Q5 / R2 haben etwas über 100 Lumen pro Watt,
aber auch nicht bei Nennlast, sondern darunter, quasi untertaktet.
100 Lumen pro Watt entsprechen einem Wirkungsgrad von etwa 15%.
Und eben diese 100Lumen pro Watt erzeugen die LEDs bei z.B. 350mA und 25°C!!! Chiptemperatur.
Also wird das von keiner Lampe in der Praxis auch nur annähernd erreicht.

Ich hab mich zu diesem Thema belesen, schau auch mal in die Herstellerdatenblätter.
Seoul hat da wunderschöne Kennlinien zu all diesen Themen.
Und denk auch an den Wärmewiderstand, den der Emitter selbst schon hat.
Vergleich das mal und Du wirst merken, viel mehr als 10% Licht macht Deine Lampe
(leider) nicht. Im Labor sind die schon bei weit über 150 Lumen pro Watt, aber bis
die im Shop auftauchen und auch bezahlbar sind...und dann noch gut gekühlt



Gruß, unoptanium

[John.S]

Moin,
nein 100lm/W entsprechen eben nicht 15%, den Wert hast du sicher von Wikipedia stimmt?

http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtausbeute

Das bezieht sich aber auf die maximale EMpfindlichkeit des menschlichen Auges also 683Lm bei 555nm.
Das hat aber mit dem physikalischen Wirkungsgrad wenig zutun. Demnach wären auch 100% Wirkungsgrad 667Lumen bei den weißen Leds und das glaubst du doch nicht wirklich? Das wäre nur bei einer Grünen Led drinne die 100% Wirkungsgrad und um die 550nm strahlen würde. Bei weißen Leds ist das schlichtweg unmöglich.
Wenn wir aber die Wärmeleistung berücksichtigen müssen dann brauchen wir den physikalishen Wirkungsgrad.

Zur Chiptemperatur: Bei guter Kühlung sind ohne Probleme nur 5% Helligkeitsverlust drinne.
Beispiel: R2 auf 700mA macht 117,5lm (Mittelwert aus dem Datenblatt) bei 350mA, 117,5lm*170%=200lm

200lm/290=0,69mW mittlere Strahlungsleistung bei 700mA und 25°C Chiptemperatur.

Selbst wenn wir annehmen die Lampe verliert durch keine so gute Kühlung 10% Helligkeit sind es dann: 0,69mW-0,069mW=621mW
621mW/2,5W=25% Wirkungsgrad.

Ich habe den Wert von 290lm/W bei kaltweißen Licht der Cree rausgerechnet indem ich das Spektrum integriert habe und dann die Wertung auf das menschliche Auge Rückgängig gemacht habe. Übrig bleibt dann die Strahlungsleistung.


Ja die Datenblätter habe ich im Gegensatz zu dir nich nur gelesen, ich kenne dir Kurven auswendig!

Gruss. John

[christian_e24]

Was ich jetzt so aus euren posts herauslese, ist es nicht ganz unproblematisch mit den 6 LEDs @700mA.

Wie gesagt mehr platz ist in der leuchte nicht, auch nicht für einen lüfter.
Es handelt sich um eine schreibtischlampe die sicherlich nur jeden 2.tag für ca.2 stunden betrieben wird.
Die schaltung muss also nicht für dauerbetrieb ausgelegt werden.

Für mich ist erstmal wichtig, dass die LEDs nicht sofort verheitzt werden.
interessant wäre um wieviel sich die lebensdauer veringert bei höheren temperaturen, normal sind die LEDs ja mit 40000 betriebsstunden angegeben.
Ich dachte, diese lebensdauer wird erreicht solange die Chiptemperatur unter 125 °C liegt (KK-temperatur unter 80°C) aber da hab ich wohl die datenblätter falsch interpretiert.

Sobald die LED bei mir sind, werd ich selbst etwas herumprobieren (weniger LED oder weniger Strom) und die kk-temperatur laufend überprüfen.
Hab leider noch gar keine eigenen erfahrungen bezüglich helligkeit, temperaturentwicklung und lebensdauer, deshalb bin ich erstmal froh über eure hilfen.

Wie hoch darf ca. die KK-Temperatur für sagen wir 3 Stunden Dauerbetrieb ansteigen wenn ich nicht unbedingt die maximale lebensdauer haben muss, ein viertel der angegebenen lebensdauer von 40000 würde mir sicher genügen.


Grüße Christian

[katze_sonne]

Also ich würde so sagen: Wenn der KK noch "Handwarm" ist, also ohne die Gefahr sich zu verbrennen, reicht das aus. Aber kannst du den KK nicht einfach etwas "kürzen" und so Platz für nen Lüfter schaffen? (Ok. Ich würde mir ehrlichgesagt nie eine "Lüfterlampe" anschaffen - die PC-Geräusche reichen ja schon )

Gruß,
katze_sonne

[John.S]

Wenn ich mich richtig errinere liegt die Schmerzgrenze von Fingern bei 55°C, wenn es also weh tut dann wird der Kühlkörper mindestens so heiss sein.

@Christian

Du kannst den Lüfter auch wo anders hinbauen und der Kühlkörper mit dem Lüfter durch einen Luftkanal verbinden. Dann musst du aber die Seite des Kühlers mit den Kühlrippen zukleben damit auch im Kühlkörper ein Luftkanal entsteht und die Luft auch wirklich erst zwischen den Kühlrippen vorbeiströmt.

[Ragnar Roeck]

Cree gibt 80°C für 50000 bei den XR-E an, bei Rebels (IMHO auch K2) sind es je nach Material/Farbe 125°C (rot, orange), bzw. 150°C (blau, weiss, etc.) für 50000 Stunden.

[John.S]

Stimmt wobei wer kommt heutzutage noch auf 50000h Betriebsdauer bei heutigen Leds?

Ich meine sie sind jetzt in der Entwicklung und in ein paar Jahren haben wir wietaus bessere.

Ich weiss noch wie ich November 2006 meine Standlampe auf 6 Seoul P1 Leds umgebaut und mir gedacht habe so die werden jetzt ne Ewigkeit halten. Eineinhalb Monate später kammen die XR-E raus und Januar war die Lampe auf 3 XR-E umgebaut. Die P1 gammelten dann nur noch vo sich hin.