Koeling voor 1W en 3W LEDs

dat plaatje alu is niet voldoende voor koeling, moet op een groter stuk gemonteerd worden.
ik gebruik zulke leds op lagere stromen om geen koeling nodig te hebben.
bv 3 zulke 1W leds op 100mA geven meer licht dan 1 led van 3W. en door het lagere vermogen moet ik geen koeling toevoegen

Ik heb ze boven het aanrecht met warmtegeleidende tweecomponentenlijm op een koelprofiel zitten.
Dat is misschien iets overdreven maar zo'n sterplaatje is gegarandeerd te weinig.

Met 'dat plaatje alu' bedoel je alleen de ster PCB (die op zichzelf dus in ieder geval onvoldoende is)? En niet de plak alumium van 5mm dik waar ik hem eventueel op zou schroeven?

Ik wilde ze eigenlijk ook met minder aansturen maar die driver boards doen nu eenmaal dit. Hoewel ik die 3W/700mA LED in ieder geval wel met 350mA wil aansturen want daar heb ik er niet zo veel van (is een 365nm UV LED).

Tot gisteren dacht ik dat ik ze wel kon aansturen met een voorschakel weerstand maar dat blijkt niet het geval. Hoewel ik ergens las dat je dat toch wel kunt doen als je tenminste de helft van de voedingsspanning over de weerstand laat vallen. Op zich vind ik het overigens niet zo'n probleem om vermogen op te stoken in een weerstand (had er al een paar van 5 en 10 ohm liggen voor 5W), dit is ook weer voor Halloween projecten en die LEDs staan per jaar dus maar hooguit een paar uur te branden.

Daarna naar LM317 gekeken geschakeld als stroombron, maar dat is dan misschien weer problematisch met PWM, al zijn er dan ook weer die beweren dat dat in de praktijk gewoo kan .

Ik had gisteren nog wel een creatief idee hoe je zo'n LM317 misschien toch kan gebruiken met PWM:

Ben eigenlijk wel benieuwd of dat goed zou werken of dat het onzin is. Het idee is dat zolang de FET in geleiding is de senseweerstand van 12.5 ohm zijn werk doet, maar zodra de FET blokkeert ziet de LM317 ineens een senseweerstand van ruim 1k zodat hij de stroom terugreguleert, maar doet hij dat snel genoeg voor PWM op tenminste een paar honderd Hz?

En ik kwam net ook nog dit tegen:

http://www.imajeenyus.com/electronics/20160530_adjustable_current_sour…

Dat zou je ook kunnen vertalen naar een MOSFET ipv die pot om te regelen. Ik heb alleen geen idee hoe een LM317 op dit soort misbruik van de ADJ zou reageren. Maar goed dit begint bijna off-topic te worden.

Verder lezend kwam ik gisteren eigenlijk tot de conclusie dat het simpeler en veiliger is om een echte driver te gebruiken. Was nog even zoeken om er een te vinden die 12V als input heeft, Google schotelde me steeds weer 230V drivers voor. Maar jammer genoeg zijn die PicoBuck en FemtoBuck dus niet heel erg instelbaar.

EDIT: Als ik de LEDs maximaal aanstuur maar met een PWM van 50% dan is er natuurlijk ook minder koeling nodig, maar die aansturing vanuit de Arduino moet dan wel betrouwbaar zijn en die vertrouw ik per definitie niet.

Ik heb dus zo te zien dit nodig:

https://opencircuit.nl/product/3w-led-aluminum-heatsink

Of zou dit eventueel ook volstaan (in ieder geval voor de 1W LEDs):

https://opencircuit.nl/product/aluminium-heatsink-25x25x5mm-zelfkleven…

Die laatste is wel een stuk goedkoper en ik heb er wel een aantal nodig. En ze zijn een stuk platter wat voor de toepassing van die 1W LEDs eigenlijk wel handig is).

Op 20 april 2023 12:37:47 schreef Delphium:
ik heb er wel een aantal nodig

wat is "een aantal"?
10 of 20 of 30?
Verdubbel dat aantal en je kunt met halve stroom weg en de koeling wordt dan een stuk simpeler.
Leds moet je gewoon koud houden i.e. zo weinig mogelijk stroom er door sturen. Mijn zooi boven het aanrecht hangt er al 16 jaar en de slecht gekoelde gaan achteruit. Het nadeel van "meer leds" is dat het bouwen meer werk is.

Beter investeer je het geld van je mooie koelprofielen in meer leds en dan lijm je ze allemaal op een simpel aluminium profiel.

Mooie foto met slecht profiel want het licht kan niet uit die goot.

in dat profiel moet nog een melkglas plaat geschoven worden zodat alle licht difuus eruit komt

beetje zoals dit

meer leds op zwakkere stroom is idd beter.
ik gebruik zulke 1W leds in mijn fiets op 12V.
ik kon er eentje op 300mA zetten, maar heb ervoor gekozen om er 3 in serie te zetten (ideaal op 12V) en ergens op 60mA.
die 3 leds op 3,3V 60mA gaven meer licht dan 1 led op 3,3V 200mA (met bijhorende weerstand die ook aardig warm werd 2W)

[Bericht gewijzigd door fcapri op donderdag 27 april 2023 07:58:55 (49%)]

Je kunt ook zelf een regelbare stroombron maken. Dan hoef je niet met PWM aan de gang.
Ik gebruik zelf vaak een LM317 als het iets is wat niet lang hoeft te branden (ivm efficiëntie)

Op 27 april 2023 07:56:12 schreef fcapri:
in dat profiel moet nog een melkglas plaat geschoven worden

Nog sterker: volgens mij hebben ze de leds aan de verkeerde kant van dat profiel gemonteerd, namelijk tussen de koelribben

Op 20 april 2023 11:25:21 schreef Delphium:
(...)
met een druppeltje koelpasta ertussen? & Hoe bevestig je zo'n ster PCB eigenlijk, gewoon gaatje boren in het aluminium en vastschroeven?
(...)

Neem kennis van hoe koelpasta werkt en hoe je het gebruikt. Belangrijk is bijvoorbeeld niet te weinig, maar ook niet te veel te gebruiken. Een oppervlak van een (koel)plaat lijkt vlak, maar eigenlijk is het een berglandschap. De koelpasta zorgt voor een groter contactvlak door de lucht (isolator) ertussen op te vullen.

(Bron van de afbeelding)

Zo'n ster heeft een aantal inkepingen. Het beste is om ze allemaal van een schroef te voorzien (verwijder bramen na het boren!!) zodat de LED rondom goed thermisch contact maakt.

Het rendement van LED's gaat vaak fors achteruit als je ze gebruikt met het maximale vermogen. Als je ze gebruikt op ongeveer de halve stroom, dan is het goed mogenlijk dat maar 1/3 van de warmte wordt geproduceerd.

Ik heb zelf eens een aantal Aluminum LED paneeltjes bij Ali gekocht van ong. 5 bij 15cm en die zouden 10W zijn. Tot aan ong. 500mA (bij 12V) blijven ze bijna koel zonder extra koeling, maar bij 10W (830mA) worden ze fors warm, en hebben ineens extra koeling nodig.

Levensduur van LED's gaat ook aanzienlijk achteruit bij verhoogde temperatuur, en dat is nog een reden om ze meer te koelen dan "strict noodzakelijk".

Wat bevestigen van de Aluminum "COB" (Chip On Boaard) panelen. Het kan door koel pasta te gebruiken, maak dan wel het oppervlak waar de koel pasta zit zo groot mogenlijk, dus goed aandrukken. Verder heb ik na het aandrukken wel eens wat lijm gesmeerd over de naad rondom aan de buitenkant. Dat is niet echt sterk, maar het is goed genoeg. Gaten er door boren en schroeven wil ik afraden. Ten eerste lopen er vaak gelijders over de aluminum "print", en die kun je beschadigen of kortsluiten met je schroeven. verder zijn die aluminium platen niet zo sterk, en als je ze krombuigt (wat gemakkelijk gebeurt tijdens gaten boren) dan vult de koel pasta niet goed en heb je problemen met koeling.

Als je het alleen doet met koel pasta en wat lijm aan de buitenkant, zorg er dan wel voor dat het paneel nooit via de aansluit draden losgetrokken kan worden. B.v. d.m.v een trekontlasting.

Na een paar dagen zonder verdere reacties had ik eigenlijk geen reacties meer verwacht maar dus toch .

Ik had inmiddels al wel wat koellichamen besteld, die ronde voor de UV LEDs waar ik wat zuiniger op ben (omdat echte 365nm LEDs iets moeilijker verkrijgbaar zijn) en die platte voor de gewone LEDs.

Overigens had ik de specs van mijn LEDs niet helemaal juist in mijn eerste bericht, het blijken allemaal 3W/700mA LEDs te zijn die ik in principe op 1W/350mA wil aansturen. Ik ga ervan uit dat dat voldoende lichtopbrengst geeft maar mocht dat niet zo zijn dan zal ik, in ieder geval voor de gewone LEDs, er een paar bijbestellen ipv ze op 700mA te gaan aansturen aangezien dat waarschijnlijk toch voor relatief weinig extra lichtopbrengst zal zorgen.

De UV LED op 350mA gemonteerd op het ronde koelblok lijkt na meerdere minuten op 350mA niet echt voelbaar warm te worden en hetzelfde geldt voor de witte en gele LEDs op het platte koelblokje. Zou leuk zijn om het echt te kunnen meten maar ik heb helaas geen FLIR oid.

Het platte koellichaam heeft een zelfklevende thermische tape erop zitten, lijkt voorals nog dus goed te werken.

Voor het ronde koellichaam met de UV LEDs erop heb ik nu getest met niet-plakkende thermische tape ertussen:

https://opencircuit.nl/product/thermische-tape-10x10cm-vierkant

Is dat ook redelijk spul voor deze toepassing? Heb daarvoor gekozen omdat er, denk ik, minder mis kan gaan wb aanbrengen vergeleken met pasta (te veel/te weinig). Die pasta heb ik een jaar of 30 geleden wel eens gebruikt bij het bouwen van PC's (werd meegeleverd met de CPU of het koelblok) en vond het wel wat gedoe. En volgens mij heb ik toen ook wel eens zo'n pad gebruikt ipv pasta maar dat weet ik niet zeker.

Helaas heeft het ronde koellichaam 4 schroefgaten terwijl de ster PCB van de LED er 6 heeft, waardoor ik er maar 2 effectief kan gebruiken, de andere twee lijnen niet uit. Niet echt ideaal dus.

Ik zou misschien wat epoxy materiaal kunnen toevoegen tussen de koelvin om daarmee extra schroefgaten te creeeren die wel corresponderen met de uisparingen in de ster PCB maar misschien is dat wat overdreven aangezien de LED nu niet lijkt op te warmen.

@fred101: Ik wil de LEDs kunnen dimmen dus ik moet sowieso met PWM aan de gang. Dat werkt overigens ook al, zelfs met 16bit PWM want met de standaard 8bit PWM zag je de steps in de onderste regionen erg duidelijk. Met 16bit krijg ik nu een mooie vloeiende fade over het hele bereik.

Als correctiecurve om het optisch lineair te krijgen heb ik een parabool gebruikt, wat ik er veel beter vond uitzien dan een exponentiele, wat theoretisch eigenlijk de juiste curve zou moeten zijn.

De UV LED op 350mA gemonteerd op het ronde koelblok lijkt na meerdere minuten op 350mA niet echt voelbaar warm te worden en hetzelfde geldt voor de witte en gele LEDs op het platte koelblokje.

Ondanks dat ze maar met 2 schroeven vast zitten en de LED's niet warm worden, lijkt mij reden om geen zorgen over te maken. Maarrrrr... Een paar minuten is wel heel kort. Betrouwbaarder is zeker een paar uur aan zetten en tussentijds controleren. Het liefst met een (infrarood) thermometer. Meet het verschil tussen de LED en de koelplaat (zo dicht mogelijk bij de LED). Dit hoort uiteraard nagenoeg het zelfde te zijn. Praktijk: Als de LED onder de maximale temperatuur blijft met de maximale omgevingstemperatuur die kan voorkomen zit je save.

Ik heb geen IR thermometer (behalve dan een oorthermometer, betwijfel of die bruikbaar is). Maar de LED is nogal klein om met zoiets te meten denk ik, plus dat ik alleen van de voorkant kan meten via de nogal spiegelende omhulling van de LED. Kan me eigenlijk niet voorstellen dat ik daar ook maar bij benadering een goede meting mee kan doen.

Meten met een thermokoppel (die ik ook niet heb) lijkt me ook een beetje omslachtig en mijn multimeter heeft daar ook geen aansluiting voor.

Het grote koellichaam kan ik natuurlijk wel meten maar dat lijkt me alleen zinnig als ik al weet dat het contact met de LED goed is (of als ik de temperatuur van de LED zelf goed kan meten).

Ik zou misschien wel eens kunnen meten hoe warm de achterkant van de ster PCB wordt bij 350mA zonder dat die op een groter koellichaam gemonteerd is. Misschien valt de warmteonwikkeling toch wel erg mee aangezien ik een 700mA LED met maar 350mA aanstuur.

Ik weet niet echt hoe lang de LED bij mijn vorige 'meting' aanstond maar ik zal hem inderdaad langer laten branden als ik weer ga meten.

Het is jammer dat je geen thermometer hebt. Dan moet je maar gokken en met de hand voelen*. Zo'n oorthermometer is daar niet geschikt voor. Zoals je al aangeeft is de kleur van de LED (glimmend) anders dan de huid. De kleur van het te meten oppervlak heeft inderdaad invloed. Een normale (veelzijdige) IR thermometer moet je daarom ook instellen op de kleur van het oppervlak voor de meting. Het nut van een temperatuurmeting in dit geval is juist om te zien of het thermisch contact in orde is. Met een oorthermometer gaat dat 'm niet worden.

*Normaal gesproken bereken je het benodigde koelprofiel. Je kunt ook proefondervindelijk de juiste koelplaat vinden als je h.e.e.a. hebt liggen of de specs niet hebt van de LED zoals vermoedelijk in jou geval. Maar daar heb je wel echt een thermometer voor nodig. De temperatuur mag vaak dusdanig hoog liggen dat je dat niet meer wilt aanraken (80 tot boven de 100°C).

Los aansluiten, zonder enige vorm van koeling lijkt me niet zo'n goed idee. Neem dan iets simpels. Beter iets dan niets.
Is het voor een serieus project of meer als test/prototype?
In het eerste geval moet je overwegen of dit de juiste manier van 'ontwerpen' is. In het tweede geval is het misschien niet zo erg als de LED's wat eerder stuk gaan. Bepaal je prijs/kwaliteit verhouding.

Als je het echt goed wil doen:
Waar wil je ze uiteindelijk aan monteren? Denk ook aan voldoende luchtstroom. Ik zag in het begin van dit topic een foto waar daar bijvoorbeeld geen rekening mee is gehouden: er kan geen luchtstroom op gang komen door diverse blokkades. De ribben hebben alleen nut als er lucht langs kan stromen. Bij passieve koeling moet de lucht er verticaal langs kunnen, vrij van blokkades (warme lucht stijgt, koude lucht moet vanaf onder de ruimte hebben om in te stromen). Zie het verschil tussen je eerdere post van 2 verschillende type koelprofielen. De eerste dikke ronde is om de LED naar beneden of boven te laten schijnen en de tweede kan je alleen op z'n kant (verticaal) monteren bij passieve koeling.

Dit is voor een Halloween project, gewoon bij ons thuis, zal maar een paar uur per jaar draaien. Dus zelfs als de LEDs ineens maar 1000 uur meegaan ipv 50.000 dan is er eigenlijk nog niets aan de hand, zolang ze maar tenminste een paar honderd uur halen want ik wil ze niet over een paar jaar hoeven vervangen. En gewoon uit principe wel ik het in ieder geval bij benadering proberen goed te doen.