Kühlkörperberechnung

[Diskus79]

Hallo Zusammen,

Ich möchte mir eine LED-Lampe bauen für mein Aquarium 120x50x50.
Nach meiner Rechnung komme ich auf 15780 Lm, was bei 300 Liter okay wäre ( 53 Lm je Liter)

Meine Konfiguration

Led
54 KW led 3W 190 Lm http://www.media.highlight-led.de/products/documents/pdf/77800003.pdf
24 WW Led 3W 190 Lm http://www.media.highlight-led.de/products/documents/pdf/77800004.pdf
12 Rot Led 3W 80 Lm http://www.media.highlight-led.de/products/documents/pdf/77800033.pdf

Ich habe die Leds mit 700mA angeschlossen und dabei die Spannung ermittelt. Die KW Leds schwanken etwas. Ich wollte die KW Leds verwenden die zwischen 3,2V und 3,3V liegen.

KW Led 3,2V - 3,8V (700mA)
WW Led 3,8V (700mA)
Rote Led 2,2V (700mA)

KSQ

15 X http://www.ebay.de/itm/1-Stk-kompakte-Konstantstromquelle-KSQ-CCS2-700-fur-700mA-Hochleistungs-LEDs-/271195951442?pt=Bauteile&hash=item3f2489d152#ht_815wt_1124
Kühlkörper

in 120 cm
http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/A01/Standardstrangk%C3%BChlk%C3%B6rper/PR/SK405_/$productCard/dimensionParameters/index.xhtml


Jetzt wollte ich mal die Temperatur am Kühlkörper berechnen. Die Leds wollte ich symmetrisch anbringen 3 Reihen a 30 leds. Der Abstand zwischen den Leds liegt bei 25 MM. Kann mir jemand bei der Berechnung helfen? Habe zwar gegoogelt aber nichts passendes dazu gefunden.

Lg
Marcin

 

[MajorMadness]

Kühlleistung/Erwärmung ist 4K/w, die led haben 2,3w, bei 30grad über Daumen also 40 grad.

Falls du die KSQ noch nicht gekauft hast würde ich dir empfehlen 500mA zu nehmen und 35lm/L an zu streben. Die LEDs sind verdammt ineffizient bei 700mA und ich würde auch nur von 150lm aus gehen. Bei den 63lm/w die die haben hoffe ich du erhofft dir keine Energie Ersparnisse durch die neue Beleuchtung.

 

[Wuestenrose]

Servus…

Die Leds wollte ich symmetrisch anbringen 3 Reihen a 30 leds.

Also je vier Zentimeter Kühlkörperlauflänge drei LEDs. Bei vier Zentimetern Länge besitzt der ausgesuchte SK 405 einen aus dem von Dir verlinkten Diagramm abgelesenen Wärmewiderstand von 3,4 Kelvin pro Watt. Das gilt aber nur für senkrechte Einbaulauge und senkrecht orientierte Kühlrippen. Bei Montage mit den Rippen nach oben sinkt die Kühlkörpereffizienz auf etwa 70 %, d.. h. der Wärmewiderstand steigt auf 3,4 K/W / 0,7 ? 4,9 K/W. Pro vier Zentimeter Kühlkörper fällt im ungünstigsten Fall, ohne Berücksichtigung der von den LEDs abgestrahlten Lichtleistung, eine Wärmelast von ((54 x 3,8 V) + (24 x 3,8 V) + (12 x 2,2 V)) x 0,7 A / 30 ? 7,5 Watt an. Der Kühlkörper wird sich also auf rund 7,5 W x 4,9 K/W ? 37 Grad über Umgebungstemperatur erwärmen. Das macht bei hochsommerlichen 35 °C Umgebungstemperatur 72 °C für den Kühlkörper - mir wäre das deutlich zu warm!

Vernachlässigt wurde bei dieser Rechnung, daß die LEDs nicht die komplette zugeführte elektrische Leistung in Wärme umwandeln, sondern daß auch ein Teil als Licht wieder abgestrahlt wird. Vernachlässigt wurde aber auch, daß der Kühlkörperabschnitt ja von den benachbarten Abschnitten nicht ganz unbeeinflusst ist und daher etwas wärmer wird als hier errechnet. Meiner Erfahrung nach heben sich aber die hier vernachlässigten Einflüsse in grober Näherung gegenseitig auf.

Die Rechnung zeigt auch, der Kühlkörper definitiv unterdimensioniert ist. Zudem sind die von Dir ausgesuchten LEDs, wie von Moritz bereits erwähnt, auch keine Effizienzwunder. Moderne LEDs vom Schlage einer Cree XM-L2 oder XP-G2 zaubern aus der gleichen zugeführten elektrischen Leistung doppelt soviel Licht.

Ich würde mir an Deiner Stelle sowohl die LED-Auswahl, als auch die Wahl des Kühlkörpers, nochmal ganz stark überlegen.

Grüße
Robert

 

[MajorMadness]

Muss mal kurz rückfragen Robert:

Der Abstand zwischen den Leds liegt bei 25 MM.

Daher hab ich die 3,5 abgelesen und, da waagerecht und ich die Zahl nicht hatte 4k/w... Danke für die 70%, aber wie kommst du auf " / 30 ? 7,5 Watt"? Durch 30 ist klar, eine Reihe aber in der berechnung nimmst du die vollen 90 LED. müsste es nicht
((54 x 3,8 V) + (24 x 3,8 V) + (12 x 2,2 V)) x 0,7 A / 90 ~ (205,2+91,2+26,4) x0,7/90~322,8*0,7/90=2,51W sein?
Dem zufolge sind es dann nur 12,3°C über Umgebung, sprich 47°C sein?

Soweit ich es verstanden habe soll es nur 1 KK mit 120cm X 17cm sein. Oder habe icjh jetzt mal wieder nen Denkfehler?

 

[Cami]

Der Denkfehler liegt bei dem Wämewiederstandwert / 4cm KK Länge. Darum teilt er die Gesamtleistung durch 30 um die Belastung auf 4cm Kühlkörperlänge zu ermitteln.

zumindest habe ich das so verstanden

 

[Wuestenrose]

Servus…

((54 x 3,8 V) + (24 x 3,8 V) + (12 x 2,2 V)) x 0,7 A / 90 ~ (205,2+91,2+26,4) x0,7/90~322,8*0,7/90=2,51W sein?

Nein, weil pro vier Zentimeter des insgesamt 120 cm langen Kühlkörpers drei LEDs montiert sind und nicht nur eine. Oder wie willst Du Marcins 90 LEDs auf dem Kühlkörper unterbringen? Er schreibt doch selbst: Drei Reihen à 30 LEDs mit 25 mm Abstand.

Grüße
Robert

 

[MajorMadness]

kapiere es (glaube ich)...
3 reihen mit 30 leds, also alle 4cm in der länge 3 leds in breite. macht (wenn man nur die weißen nimmt, unter vorraussetzung " Ich wollte die KW Leds verwenden die zwischen 3,2V und 3,3V liegen") 3x(3,2X0,7)=6,72W*(3,5k/w / 0,7(70%))=33,6 ~ KK Temperatur von 60°C-70°C :stumm:

 

[Diskus79]

Hallo,

danke die Antworten, werde mir gleich zu hause alles durch lesen.
Hab mir in Catia eine Bohrschablone erstellt und die Abstände sind doch großer. Es sind keine 25mm sondern 38.7mm
Werde das Bild gleich mal hochladen.

Welche Led´s würdet ihr mir vorschlagen?

Ich habe einen Aquariumcomputer und kann die Leds auch dimmen.

Gruß
Marcin

 

[Diskus79]

So jetzt aber. Bohrschablone ist es nicht sondern eine Klebeschablone.
Ich denke dass das Ergebnis sich nicht ändern wird oder?

Gruß
Marcin

 

[Wuestenrose]

Hallo…

Nein, das ändert am Ergebnis nichts. Es würde am Ergebnis auch nichts ändern, wenn die LED-Reihen gegeneinander versetzt wären - rechnerisch kämen immer drei LEDs auf vier Zentimeter Kühlkörper-Lauflänge. Für die Rechnung ist nur entscheidend, daß die LEDs einigermaßen gleichmäßig über den Kühlkörper verteilt sind, wenn sie alle auf einem Fleck gedrängt wären, würde sie nicht mehr stimmen.

Weiter oben habe ich die Cree XM-L2 und XP-G2 als empfehlenswerte LEDs erwähnt. Es gibt aber noch weitere.

Grüße
Robert

 

[Diskus79]

Guten Morgen Zusammen,

Kann mir jemand sagen wieviel Lm die led bei 700mA bringen?
https://www.fasttech.com/products/1609/10001905/1311504

Aus dem Datenblatt werde ich nicht schlau.
http://www.leds.de/out/media/XLampXPG2.pdf

Bei 1A --> 478Lm??

Gruß
Marcin

 

[Wuestenrose]

Servus…

Steht im Datenblatt: 254 Lumen.

Grüße
Robert

 

[droppar]

|edit|
Robert war schneller :bier:

@Marcin

Datenblatt, Seite 2. Spalte "700ma"

Grüße,
~rob

 

[Diskus79]

Danke für die Angabe Robert.

wenn ich jetzt 72 Led´s nehmen a 254 Lm = 18288 Lm
Ich habe viel gelesen das die Lichtfarbe okay sein soll 6500k - 7000K.
https://www.fasttech.com/products/1609/10001905/1311504

Wie ist denn eure Erfachrung?

Wenn ich die Temperatur am Kühlkörper berechne mit 72 Led´s.
3 Led´s je Reihe. Da habe ich ca. 50mm Abstand zwischen den led´s.
Ergibt für mich diese Rechnung.
1. 1 Led hat ca. 2,1W bei 0,7A
3 led´s 6,3W * 3,1k/w= 20K und wenn der Sommer dazu kommt mit 35°. Dann liege ich bei 55° am Kühlkörper.

Liege ich da Richtig?

Gruß
Marcin

 

[Cami]

Wird sogar weniger sein. Berechne besser bezogen auf die Gesamte Wärme, statt mit LED´s / cm. Ist genauer.

72 x 2,1W = 151,2 Watt auf den gesamten KK, das durch 30 = 5,04 Watt auf 4 cm Kühlkörper.

5,04 * 3,1k/w = 15,6k + 35° macht entspannte 42°C