Luxeon 1W Emitter kühlen

Hallo,

um es vorweg zu sagen: ich bin auch durch die Suche nicht fündig geworden.

Ich möchte meine 2,5m DC-6 mit 1W Luxeon Emittern beleuchten. Das betrifft insbesondere Landescheinwerfer und Positionslichter (Flügelspitzen / Heck).

Ich lese immer wieder, dass auf ausreichende Kühlung zu achten ist. Was das aber konkret bedeuted, darauf finde ich keine befriedigenden Hinweise.

Vielleicht können mir Modellbauer antworten, die bereits Erfahrungen mit dem Einsatz von Emittern haben

Bei den Positionslichtern in der Flügelspitze besteht das Problem, dass sie im Vollbalsa Randbogen montiert sind. Ich habe vorgesehen, ein 8mm Loch durchgehen zu lassen (bis zum Austritt) und in dem Loch ein ca. 50mm langes 4mm Alurohr zu montieren. wäre das OK? Es herrscht hier die Gefahr eines Hitzestaus.

Die Landescheinwerfer werden ausfahrbar sein. Hier möchte ich die LED mit einem Kollminator verkleben und ein einfaches Alu-Gehäuse drehen. Fertige Landescheinwerfer kann ich aus Platzgründen nicht einsetzen. Sie müssen im 90° ausschwenken. Daher kann ich hier praktisch nur ein 1mm Alu Bech mit Wärmeleitkleber ankleben, das gleichzeitig als Scharnier dient.

Wenn ich experimentiere: welche Temperaturen sind für den Dauerbetrieb OK?

Wer kann mir seine Erfahrungen weiter geben?

VIELEN DANK!

Hallo Alexander,

im Datenblatt der Luxeon-Emitter steht ein thermischer Widerstand (Junction->Case) von 9 Grad/W, d.h. der Chip wird beim 1W-Emitter 9 Grad wärmer, als das Gehäuse. Da steht auch was von "highest operation junction temperature" = 185 Grad - das würde ich aber nicht ausnutzen. Würde man aber von max. 120 Grad ausgehen, dürfte das Gehäuse 111 Grad heiß werden. Hast Du's mit wenig Wärmewiderstand auf ein Alu-Teil geklebt und kannst das Alu-Teil bei Dauerbetrieb mit der Hand anfassen, bist Du weit im grünen Bereich.

Für die Positionslichter halte ich die Luxeons für reichlich übertrieben - die sind meiner Meinung nach dafür viel zu hell und es sieht dann äußerst unnatürlich aus. Normale, superhelle 20-30mA LEDs mit weitem Abstrahlwinkel sollten bei diesem Maßstab ausreichen, und da gibt es dann weder Platz- noch Kühlprobleme. Solche (20mA/170Grad) hatte ich in meinem Learjet mit 1,60 Spannweite, Video:http://www.rcmovie.de/video/ccae89a7b581295f3413/Learjet-am-Abend
und Photo (s.u.)
Die Blitzer waren natürlich schon High-Power LEDs (2-3W), Scheinwerfer waren je 4x 30mA LEDs.

Grüße,

Otti

Hallo

In der oberen Ausführung wurde case to ambient vergessen, das dürfte locker bei 60°K/W und drüber hinaus liegen.
Ohne eine Kühlfläche wird die LED einen schnellen Wärmetod sterben.
Die Star hat einen Wärmewiderstand von 11°C/W junction to board, fehlt immer noch board to ambient.

http://www.philipslumileds.com/pdfs/AB05.pdf

Hallo Otti und Tommi

vielen Dank für die Hinweise. Ich habe schon einige Flieger mit 20mA ultrahellen LEDs ausgestattet. Allerdings sind die am Tage praktisch nicht auszumachen. Ich möchte sie aber auch am Tag erkennen können. Mit so einem Modell wird bestenfalls in der nähreren Dämmerung geflogen.

Aber vielleicht setze ich tatsächlich 20mA LEDs in den Flügelspitzen ein. Hier habe ich das größte Problem mit der Wärmeabfuhr.

Mit den theoretischen Angaben von Tommi kann ich als Laie leider gar nichts anfangen. Mit "case to ambient" kann ich schlicht nichts anfangen. Nichts gegen Theorie und Fachwissen, aber wir sind doch in erster Linie Modellbauer, die ein ganz praktisches Problem zu lösen haben. Wenn ich das jeweilige Fachgebiet erst studieren muss, wird es keine Modelle mehr geben, dann habe ich genug anderes zu tun

Ich hatte gehofft, ganz praktische Tipps zu bekommen, wie z.B.: man benötigt mindestens ein Alublech von 10x20mm² (aus den Fingern gesogen ), damit die Kühlung ausreichend wird.

Also werde ich mal ein paar Experimente machen und mal 7 EUR riskieren.

Lass mal die antiken Luxeon-Teile direkt weg, und hol dir ordentliche Cree XR-E Emitter. Die sind viel krasser, und auch einfacher zu handlen.

Bei diesen unten die Kontaktstreifen an den Ecken wegschleifen, um die Kontaktvias zu unterbrechen. Somit ist der Boden neutral, und du kannst sie mit 2k Wärmeleitkleber auf irgend ein Metallteil, am besten Alu, kleben. An den 2 äußeren Kontaktstreifen kannst du nun sehr bequem die Kabel anlöten.

Danke Julian, aber leider habe ich die Teile nun liegen und werde sie auch einsetzen. Leider habe ich nicht sooo viel Geld, dass ich das einfach tun könnte.

Im übrigen habe ich die "nackten" Emitter, also ohne den Stern:



Ich denke, dass ich ein Alu Blech recht gut auf die Unterseite kleben kann.

Beleuchtung

Beleuchtung

Hallo,

schau doch mal auf diesen Seiten nach:

http://www.optotronix.de/
http://www.airfighter.eu/

Ich habe eine große BO 209 von Frisch "beleuchtet". Elekrtonik ist von Optotronic. Die Emiter, bis 3 Watt; habe ich auf selbstgedrehte Kühlkörper geklebt, für den LS habe ich einen Kühlkörper gekauft.

Die Verglasungen des ACL und der Positionslampen habe ich hinten und vorne mit 2mm Bohrungen versehen, sodass der Fahrtwind durchstreichen kann.

Funktioniert alles bestens

Gruß
Karl

Vielen Dank. Beide habe ich bereits angeschrieben und ... leider nur rudimentäre Informationen erhalten.

"Achten Sie auf ausreichend Kühlung." Alles schön schwammig. Von fünf in der Mail gestellten Fragen wurde eigentlich keine richtig beantwortet. Eine der beiden Firmen wirbt damit, dass Anfragen vom Support binnen 24h beantwortet wurden. Bei mir klappte es nach über einer Woche und nur weil ich nachfragte. Sehr unbefriedigend...

Hallo Alexander,
ich kann Dir das Ganze rechnen, nicht dass Deine schöne DC6 abbrennt ;-)

Ein paar Fragen vorab,
1. Soll die Beleuchtung dauernd an sein können, oder gibt es eine begrenzte Betriebszeit von wenigen Minuten?
2. Wie versorgst Du die LEDs ? Einfach über Akku-Vorwiderstand, oder hast Du eine vernünftige Stromquelle?
3. Möchtest Du die LEDs ganz ausreizen, d.h. mit maximalem Strom betreiben oder was schwebt Dir vor?

Grüße
David

David,

vielen Dank für Dein Angebot!

1. Soll die Beleuchtung dauernd an sein können, oder gibt es eine begrenzte Betriebszeit von wenigen Minuten?

Beleuchtung soll während des Fluges und ggf. zu Vorführzwecken an sein. Das wären maximal 15 min. Eher 10.



2. Wie versorgst Du die LEDs ? Einfach über Akku-Vorwiderstand, oder hast Du eine vernünftige Stromquelle?

Da ich sehr auf Gewicht achte, dachte ich ein einen einfachen 1-Zelligen Lipo mit Vorwiderständen. Ich komme da auf Werte zwische 0,7 und 5 Ohm. Da ist dann ja nicht viel zu verbrennen Bei einer Konstantstromquelle (sicher zu bevorzugen müsste ich entweder eine hohe Spannung vorhalten oder eben viele solcher Stromquellen vorhalten. Ein 1s Lipo reicht da sicher nicht mehr.


3. Möchtest Du die LEDs ganz ausreizen, d.h. mit maximalem Strom betreiben oder was schwebt Dir vor?

Habe ich da eine Wahl? Falls ich sie habe wäre das lediglich bei den Landescheinwerfern sinnvoll (zwei zum Ausklappen in der Fläche und sehr gern zwei "nackte" Emitter am Bugfahrwerk montiert. Hier wäre die Wärmeabfuhr am problematischsten.


Nochmals vielen Dank!

1s Lipo, dann solltest Du auf jeden Fall einen Treiber verwenden.

"Case to ambient"
Platte zur Umgebung, die Wärme muss an die Luft abgegeben werden.
Für die 1W Emitter sollte das Gesamtsystem (Reihenschaltung der Wärmewiderstände) 60°K/W nicht übersteigen.
Ein Kühlkörper mit 50K/W reicht allemale aus.
Ich würde ein 2mm Starkes Alublech in 20*20mm vorschlagen.

Sollte er nicht im Luftstrom liegen muss er größer sein.

Günstige Step-up und Step-down wandler gibt es bei ebay shop "sureelectronics".

Schau doch mal hier rein;
oder kontaktiere ihn.
Ich habe jetzt die ersten Modelle auf Lipo-Überwachungs-Blitzer umgestellt.

http://www.lipoblitzer.de/

Vielen Dank

@Jochen: was hat ein Lipo Blitzer mit der Frage zu tun?

@tommi: Klasse, aber was ist ein "Treiber" (installiert man den ? )
Das mit dem Alublech hilft mir schon mal weiter. Da weiß ich wenigestens, in welche Richtung das geht.

@Julian: für was benötige ich einen Step-irgendwas?

Bitte seid mir nicht böse, aber ich bin nun mal kein Elektronik Experte. Manchmal denke ich mir, dass die Antworten in manchen Foren dazu dienen, zu zeigen, über welch ausgezeichnete Kenntnisse, die Antwortenden verfügen. Mir hilft das einfach nicht weiter

Optotronix hat mir empfohlen, die Emitter an 1s Lipo mit Vorwiderstand zu betreiben. Wo ist das Problem? Wenn es eines ist, wie kann ich das kosten- und gewichtsgünstig lösen?

Bitte versteht, dass ich KEINERLEI Kenntnisse auf dem Gebiet der Elektronik habe. Ich benötige so etwas, wie ein "Kochrezept", wie ich die Dinger ansteuere. Bitte in einfachen Worten, die auch ein totaler Laie, wie ich, versteht. Andere machen das doch auch...

VIELEN DANK!

Julian Holtz schrieb:

Günstige Step-up und Step-down wandler gibt es bei ebay shop "sureelectronics".

Zum Vergrößern anklicken....

Ein Top-Shop!

Treiber:

http://www.e-mediastore24.de/product_info/detail/?id=1276568038

http://ad.zeitschriftabo.de/ppc/?10463639C1639161443&ULP=[[cid=74&detail=10&detail2=13809&refid=zanox]]

http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.4382

Dieser Treiber wäre für den Betrieb an 1s Lipo optimal:
http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.3160

http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.7427

Ein Widerstand hat folgenden Nachteil:
Sinkt die Spannung, verlischt die LED bald.
Vorher wird sie langsam dunkler....

Oder in einfachem Deutsch: So eine HochleistungsLED hat ja einen erheblichen Spannungsabfall. Fast soviel, wie der vollgeladene Akku bringt. Eigentlich sollte man sie mit Konstantstrom betreiben. Diesen Strom stellt man im einfachsten Fall per Ohmsches Gesetz mit dem Vorwiderstand ein: überschüssige Spannung des Akkus geteilt durch gewünschten Strom gibt Vorwiderstand. Nun variiert diese überschüssige Spannung aber erheblich, da sie ja die Differenz aus Akkuspannung (variabel) und Durchlasspannung der LED (weitgehend konstant) ist.

Ein Treiber ist ein Schaltkreis, der dieses Problem aktiv behebt: er treibt einen Konstantstrom durch die LED, unabhängig von der abfallenden Eingangsspannung.

Vielen Dank Markus und Tommi.

Bleiben wir praktisch: selbst wenn die Akkuspannung sinkt ist doch die einzige Konsequenz, dass die LED weniger stark leuchtet, oder? Dann ist doch der Vorwiderstand für wenige Cent völlig ausreichend.

Treiber = Konstantstromquelle, richtig?

Das Problem mit der Konstantstromquelle hatte ich ja bereits geschildert. Das von Dir, Tommi, genannte Bauteil, das für 1s ideal ist, benötige ich dann in meinem Flieger 9x (4x Landescheinwerfer, wenn ich am Bugfahrwerk ebenfalls welche befestige, 3x Positionslichter und 2x Scheinwerfer, die auf die Fläche gehen, im Original um bei Dunkelheit bei Problemem sehen zu können, ob der Propeller dreht oder den Vereisungszustand erkennen zu können).

Das kostet ein Vermögen an Geld und auch Gewicht. Aus meiner Sicht völlig unpraktisch. Alternative: eine Konstantstromquelle, die wesentlich höhere Spannungen abkann. Dann kann ich zwei davon einsetzen, benötige aber vielleicht 6s Lipos = GEWICHT!

Also (das letzte mal): kann ich einen nach dem Ohmschen Gesetz errechneten Vorwiderstand einsetzen oder geht das nicht? Ich will keine Hochleistungselektronik installieren, sonden nur einen Flieger beleuchten. Wenn die LEDs mit sinkender Lipospannung weniger hell strahlen, so what? Bei einem 7 Minuten Flug ist das völlig irrelevant.

Seufz

Mit den Widerständen sollte kein Problem sein. Wenn du welche verwendest, achte aber bitte darauf, genug belastbare Typen zu nehmen! Ausgerechnet ist das recht schnell: P=RxI² , also in deinem Fall z.b. 5 Ohm * 1,05(wegen Toleranz des Widerstandes von 5%) * (0,35A)² ~= 0,65W, die normalen 1/4W-Widerstände reichen also nicht aus! Nimm am besten direkt mit 1W belastbare Widerstände, und teste das Ganze vorher außerhalb des Modells. Dass sie 1W aushalten heißt nicht, dass sie nicht heiß werden...

LG, Björn

AlexanderB schrieb:

Also (das letzte mal): kann ich einen nach dem Ohmschen Gesetz errechneten Vorwiderstand einsetzen oder geht das nicht? Ich will keine Hochleistungselektronik installieren, sonden nur einen Flieger beleuchten. Wenn die LEDs mit sinkender Lipospannung weniger hell strahlen, so what? Bei einem 7 Minuten Flug ist das völlig irrelevant.

Zum Vergrößern anklicken....

Hab mal den Spannungsabfall so einer LED herausgesucht: 3.6 V. Jetzt vergleich das mit der Entladekennlinie eines LiPos, oder versuche zu rechnen: Fazit, nicht praktikabel. Wenn mit Vorwiderstand, brauchst Du mindestens zwei LiPos in Serie.

Hallo Björn,

vielen Dank. Das mit der Leistung wusste ich schon. Ich habe noch 0,6W Widerstände eingesetzt.

Ich habe dann einmal einen kleinen Testaufbau schnell zusammengestellt:



1mm Alublech-Rest und besagten 1W Emitter mit Wärmeleitkleber aufgeklebt. 2 Ohm Widerstand dazwischen und 10 Minuten (also die Länge eines Fluges) brennen lassen. Fazit: ich kann die empfindliche Fingerkuppe des kleinen Fingers etwa 5 Sekunden fest auf die Stelle direkt beim Emitter drücken, bis es richtig unangenehm wird. Mit meinem Infrarotthermomter konnte ich nicht messen und mein Thermometer mit Berührung konnte ich auf maximal 41° bringen. Ein Tropfen Wasser darauf zischte auch nicht weg

Das Gesamte Blech im entfernten Bereich wurde geschätzt 40° warm (etwas wärmer als Körpertemperatur) vielleicht auch 45° und ich denke das ist OK.

@Markus: Ist das Erfahrung oder gerechnet? Wenn ich 2s verwende, benötige ich 6W Widerstände (bei Nennspannung) bzw. 11W Widestände bei vollen 8,4V. Oder ich bin gezwungen, je zwei Emitter in Serie zu schalten. Aber dann ist das Verhältnis fast wieder identisch.

Meine Überlegung: Die Lipos werden bei dem Einsatz immer mehr Spannung haben, als die 3,7V Nennspannung; sie wird sicher irgendwo bei 4V liegen. Niemand hindert mich, nach einem 10min Flug, bei dem ich vielleicht 2min die Landescheinwerfer an hatte, den 1s Lipo zu tauschen (ich habe mir aus HK gleich drei 1s 850mAh Lipos für wenig Geld gekauft).

Ich denke, dass das mit 1s durchaus praktikabel ist, wenn man seine Ansprüche etwas runter schraubt.

Aber vielen Dank für die rege Beteiligung. Am Ende muss man sowieso selbst entscheiden. Ich würde auch lieber auf eine Konstantstromquelle gehen, aber der Spaß ist mir einfach zu teuer und auch zu schwer.

Übrigens habe ich beschlossen, in die Flügelspitzen und ins Heck normale 5mm 20mA ultrahelle LEDs zu tun. Damit ist das Wärmeproblem an der Stelle gelöst.

P.S.; Bekomme ich den Emitter wieder vom Blech