Vem är bäst på forumet..?

[patrikk]

Tycker om att försöka skapa aftonbladet(skvallerbladet) rubriker

Bäst på att förklara följande:

Jag har läst på lite om hur man beräknar C/W man behöver på en kylfläns för att kyla en LED jag vet även hur man räknar ut ytan som krävs om man vill göra en egen kylfläns.

MEN hur räknar man ut stor kylfläns man behöver för att kyla en massa LEDs som är dels parallellkopplade dels serie kopplade. Alla sajter jag har hittat undviker att förklara det och hänvisar till program som kostar 7000kr eller att anlita en expert inom området eftersom det tydligen blir väldigt mycket mer komplext att räkna ut.

Det jag vill räkna ut är C/W värdet på typ 30 LEDS som är kopplat på x slingor med y antal leds i varje. för att sedan beräkna hur stor yta kylflänsen måste minst ha för att ha en viss tem.

till och med(phillips) luxeon vill inte gå in på det för att det är för komplext de beskriver endast 1 led varianten.

Är det någon som har koll på det ? viss kan man köpa/göra en över dimentionerad kylfläns för att göra det lätt för sig men det är inte det jag undrar

[Maglofster]

Extremt intressant fråga! Själv har jag överdimensionerat och det känns ju onödigt.

[patrikk]

Mm precis man vill ju veta minimum för att sen ev. lägga på lite för marginal. alla vill ju ha belysning men den ska ju helst inte synas ( armaturen) det är ju på karet man vill fokusera sig på

[Lasse]

Hur de är kopplade påverkar inte värmeproduktionen från dem. Det är effekten som betyder något - alltså ström gånger spänning. Vet man effektiviteten (procentuellt ljusutbyte) på den LED man har så kan man räkna ut ett bestämt watt tal men jag brukar räkna med hela wattalet som värme för säkerhets skull. Sedan är det inte så dumt att överdimmensionera eftersom både livslängd och ljusutbyte är beroende på temperaturen - desto lägre - desto bättre.

Jag kan heller inte förstå varför det skulle vara svårt. Räkna ut för en - sedan är det bara multiplikationstabellen som gäller - eller.....

MVH Lasse

[patrikk]

Hur de är kopplade påverkar inte värmeproduktionen från dem. Det är effekten som betyder något - alltså ström gånger spänning. Vet man effektiviteten (procentuellt ljusutbyte) på den LED man har så kan man räkna ut ett bestämt watt tal men jag brukar räkna med hela wattalet som värme för säkerhets skull. Sedan är det inte så dumt att överdimmensionera eftersom både livslängd och ljusutbyte är beroende på temperaturen - desto lägre - desto bättre.

Jag kan heller inte förstå varför det skulle vara svårt. Räkna ut för en - sedan är det bara multiplikationstabellen som gäller - eller.....

MVH Lasse

nä precis det är inte dumt att över dimensionera, men kan man räkna på det så kan du ju välja hur varm vill du det ska vara ( hur lång livslängd vill det ha på ledsen) kontra hur stort det blir.

Som sagt hur man räknar ut det har jag inte den blekaste aningen om eftersom det jag har läst bara konstaterar att det blir betydligt svårare.

[petnym]

Det är busenkelt att räkna ut... Bara summera effekten som du tillför alla Led så får du ett tillräckligt noggrant värde. Det finns så många andra osäkerhetsfaktorer så det är inte lönt att försöka räkna med avancerade matematiska modeller för våra tillämpningar...

viktigast att förstå är att kylflänsens värde inte gäller för kylflänsen utan för ÖVERGÅNGEN mellan kylflänsen och luften, vilket hintar om att det finns fler övergångar att ta hänsyn till om det är temperaturen på LEDen du vill komma åt, ie mellan kylflänsen och stjärnan, mellan stjärnan och LED die, samt mellan LED die och själva LED:en, vilket är den del som tillverkaren anger värmetåligheten för. :-)

[patrikk]

Det är busenkelt att räkna ut... Bara summera effekten som du tillför alla Led så får du ett tillräckligt noggrant värde. Det finns så många andra osäkerhetsfaktorer så det är inte lönt att försöka räkna med avancerade matematiska modeller för våra tillämpningar...

viktigast att förstå är att kylflänsens värde inte gäller för kylflänsen utan för ÖVERGÅNGEN mellan kylflänsen och luften, vilket hintar om att det finns fler övergångar att ta hänsyn till om det är temperaturen på LEDen du vill komma åt, ie mellan kylflänsen och stjärnan, mellan stjärnan och LED die, samt mellan LED die och själva LED:en, vilket är den del som tillverkaren anger värmetåligheten för. :-)

Tack och jag är väl medveten om alla övergångar och att det inte alltid står vad C/W är från tex. pcb och LED:en det som oftast står är LED die. allt detta har jag lärt mig men där de skrivit om detta med formel för alla övergångar och hur man kan räkna ut dem etc. så även där ville de inte gå in på det med flera på en fläns som är seriekopplade.

Jag har själv gjort beräkningar där jag gjorde precis som du sa med efter att läst på mer så är jag väldigt osäker på om det är verkligen så lätt.

sen vet jag folk som säger att tumregeln är 30kvadratcm / Watt yta behövs

Ändrat 15 januari 2013 av patrikk

[Benighted]

Räkna ut hur stor yta som krävs för en egenbyggd fläns är ju inte helt trivial om den är mer komplicerad än en platt skiva, det blir väldigt många variabler när man kommer till en fläns som har fenor med mera, då fenornas form, tjocklek, positionering, höjd påverkar, och man har flera olika sätt som värmen avges, som strålning, konvektion, forcerad konvektion, och olika ger olika fenomen, t.ex. strålningen av en fena kommer till stor del tas upp av bredvidliggande fena om den är nära, konvektionsflödena behöver kunna få till bra konvektionsceller för att de ska fungera effektivt osv osv... så ja, att ingen vill exakt säga hur det ska göras beror nog på att man i såfall måste skriva en smärre bok i termodynamik..

[ppihlstrom]

Hur mycket värme pratar vi om från LED lampor? Är det inte så att LED avger ganska lite värme? Är novis vad gäller dem i akvariesammanhang, men vanlig hemmabelysnibg med LED blir ju knappt varm alls...

[Laggeman]

Det avger kanske mindre än MH sett till effekten man stoppar in, men de blir varma de också. Det är inga problem att bränna sig på led-lampor, speciellt passivt kylda modeller.

[Maglofster]

Hur mycket värme pratar vi om från LED lampor? Är det inte så att LED avger ganska lite värme? Är novis vad gäller dem i akvariesammanhang, men vanlig hemmabelysnibg med LED blir ju knappt varm alls...

Dom högeffektslysdioder vi snackar om blir redigt varma. Sen upplever man ofta inte LED som att det avger värme därför att själva ljusstrålningen inte är varm, det är själva dioden som blir varm och behöver kylas, gör man inte det brinner den upp.

[Janne68]

Om man är ute efter att veta vilket R_H/TH (anges ganska ofta för kylflänsar) som krävs för en kylfläns så kan man ju I princip göra som det nämnts tidigare för att få fram Kylflänsens temperatur. Men vem vet hur varm den får vara!? Sen att dimensionera en kylfläns korrekt från ”skratch” är ju som Jani säger ”en hel vetenskap” som jag inte ger mig in på.

Kylning av en LED med kylfläns finns ju ganska väl beskrivet för en LED på: http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_management_of_high-power_LEDs

Bilden där visar ju en modell för en LED.

Jag ritade ihop en bild för att försöka visa hur det blir med fler LEDar monterade på en delat kylfläns (OBS blanda inte in tankar runt hur LEDarna är kopplade elektriskt, det har ingen betydelse bara man vet P_LED och antalet n). Alla R är alltså termiska resistanser i denna bild, enhet C/W. Ringar med pilar är effekter i W och ringar med +- är Temperaturer.

OBS: Detta är fortfarande en förenklad modell av verkligheten då sådanat som bland annat kylflänsen förmåga att internt transportera värmen får betydelse om inte LEDarna placeras helt jämt.

Om vi antar att alla P_LED är lika så blir Temperaturen i en LED ”junction” då:

T_Junction = (R_JC+R_CB+R_TIM) * P_LED + R_H * P_LED * n + T_ambient

Om vi sätter in R_JH Istället för (R_JC+R_CB+R_TIM) så kan vi skriva det lite kortare:

T_Junction = R_JH * P_LED + R_H * P_LED * n + T_ambient

Här är alltså R_H den siffran som gäller för den aktuella kylflänsen i C/W.

Kylflänsens temperatur kan uttryckas som: T_HS = R_H * P_LED * n + T_ambient

Här är alltså R_H den siffran du som gäller för den aktuella kylflänsen i C/W.

Beroende på vad vill räkna fram så kan vi ju sedan vrida runt detta som vi vill:

Om vi vill räkna fram RH så är det:

R_H = (T_Junction - R_JH * P_LED - T_ambient ) / (P_LED * n)

Exempel:

För 32st CREE XP-G lödda på ”stjärna” och monterade med ”bra termisk pasta” på en gemensam kylfläns.

T_JunctionMAX är 150C.

Vi sätter T_ambient (luftens temp) till 35 grader.

P_LED sätter vi till 3.2 Watt (driven på ca 1000mA)

R_JH är lite lurigare att få fram bra information om. Junction to solder point är 4C/W enligt databladet. För en monterade stjärna till kylfläns ytterligare 4C/W (Taget från tabell5 med lite marginal: http://www.digikey.com/us/en/techzone/lighting/resources/articles/optimizing-pcb-thermal-performance.html). Så totalt 8C/W.

R_H = (150- 8 * 3.2 - 35) / (3.2 * 32) = 0.87 C/W (är absolut max R_H för kylflänsen)

Detta ger även en kylfläns temperatur som ligger på upp till 124C vid 35C i luften.

Detta är troligen inget läge man vill ligga på utan man bör sikta på en lägre temperatur i LEDen än dess maximala 150C. Man bör nog också anta att R_JH ligger lite högre för att ha ytterligare marginal.

Hoppas det var någorlunda begripligt och att jag inte gjort några större missar i beräkningarna då det gick lite fort.

MVH

/Janne

[Lasse]

Effektiviteten hos LED sett på antalet fotoner ut i förhållande till energi in är i stort sett det samma som för MH och T5/T8. Det som skiljer är att MH och T5/T8 även har fotoner i IR skiktet, det vill säga värmestrålning ner i akvariet. LED saknar till stor del denna strålning men det finns en del. Håll fingret ca 2 cm under ett multichip så känner ni denna strålning. Men LED lämnar värme i form av konvektionsvärme ut via baksidan och till kylningen. Denna är oftast större än hos MH och T5/T8 som lämnar en del av värmen via värmestrålning. LED ställer alltså högre krav för värmetransport via kylflänsar än vad MH och T5/T8 gör. Vad gäller multichip från AC-RC så rekomenderar man en temperatur på högst 60 grader på baksidan av monteringsplåten - får man lägre - desto bättre. Jag ligger någonstans kring 35-45 grader på mina konstruktioner

MVH Lasse