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900W LED Inferno

Hierbei handelt es sich um die Konsequente Umsetzung einer Schnapsidee. So gibt es beim Chinesen die 100W LEDs im 10er Pack. Eine solche LED hat ungefähr 32V Flussspannung, also warum nich 10 STück in Reihe schalten und mit Gleichrichter + Vorwiderstand ans Netz anschließen? Weitere Frage: Wie wird das gekühlt?

Erst einmal überlegen wie sich 10 LEDs auf einen selbstgebauten Wasserkühler positionieren lassen. 5x2 Anordnung wird zu lang, daher hab ich mich für 3x3 entschieden. Somit gibts dann doch nur 9 statt 10 LEDs. Das lässt etwas Luft nach oben bei der Flussspannung.

Daher werden alle 9 LEDs in einer 3x3 Formation auf eine 20x20cm Aluplatte geschraubt (4mm dick). Dahinter wird dann das Wasser langgeführt mit ein paar Führungen aus ausgesägtem Acryl (15mm dick). Als Abschlussplatte wieder Acryl (15mm dick). In die Abschlussplatte werden dann Acrylrohre als Schlauchstopfen reingeklebt. Das Sandwich wird dann mit Dichtpapier abgedichtet, dieses ist dann zwischen den Schichten eingequetscht durch die M4 Schrauben außenrum. Die Gewinde der Schrauben, die die LEDs auf der Grundplatte befestigen, müssen dann noch irgendwie abgedichtet werden. Loctite 243 wirbt mit Wasserfestigkeit, mal überprüfen.

Grün ist die Umrandung des Wasserkanals mit "Führungsfingern" Blau ist der Umriss der LEDs. Die türkisen Kreise sind Wasser zu- bzw. ablauf.

Also mal Material bestellt und losgebastelt.

Anzeichnen wo die Löcher der Schrauben hinkommen die alles zusammenhalten:

Bei beiden 15mm dicken Platten ersteinmal die Ecklöcher bohren, beide Platten zusammenschrauben und die restlichen Löcher bohren:

Letztes Loch im Acryl:

Weiter zur Aluplatte, auch ersteinmal nur die Ecken bohren, zusammenschrauben und dann wird der Rest gebohrt:

Schrauben probeliegen lassen, sieht schon nach was aus:

Die 20mm Löcher für das 20mm Rohr zur Schlauchaufnahme reinbohren:

Wasserkanal ausdrucken und probeliegen lassen, die 20mm Löcher sind nicht daneben gebohrt:

Dann mit der Trennscheibe ins Acryl übertragen zum sägen:

Mit der Stichsäge ging das Aussägen dann recht einfach:

Schutzfolien ab und mal gestapelt:

Schlussendlich noch das Dichtpapier hervorgekramt und mal zugeschnitten:

Hier mal der krumm gesägte Wasserkanal ohne Deckplatte:

Schlussendlich noch zusammengeschraubt und die Rohre eingeklebt:

Der Kühler an sich ist somit fertig, also ersteinmal drucklos die Dichtigkeit prüfen:

Mal den Wasserkreislauf aufbauen um den Kühler unter Druck testen zu können. Der Radiator kommt aus einem kaputten Motorrad:

Ziemlich viele Luftblasen, die Pumpe saugt die auch an, weils im Wassereimer dann doch ordentlich hin und her schwappt. Das wird noch lustig mit nem kleineren Ausgleichsbehälter, hatte da eigentlich ne 0,5l - 1l PET Flasche für angedacht.

Irgendwo muss es ja sabbern. Ist zum Glück nicht die Acryl Klebestelle die sabbert, sondern das kommt aus der Schlauchverbindung. Also die Schelle fester ziehen später:

Inzwischen sind die China LEDs da, also mal den berühmten Test der China LEDs gemacht. habe bei 24V und dann 25V die einzelnen LEDs im Modul schwach leuchten lassen. 6 von 10 Modulen sind recht gleich verteilt:

Das hier ist wohl eher nen Ausfall, auch wenns bei 25V dann brauchbar aussieht:

Weiter gehts mit Löcher bohren und Gewinde schneiden:

Probeliegen der LEDs:

Da die LED sicherlich nicht für 300V zwischen Silizium und Kühlkörper gebaut sind, müssen diese isoliert auf den Kühler geschraubt werden. Die schrauben werden mit Isoliernippeln isoliert und die LEDs kommen auf Wärmeleitpads.

Das Pad hat 6W/(mK) bei 0,5mm Dicke -> ~4,5°C Tempdifferenz bei 100W

Durch das 4mm dicke ALU hindurch sind es 2,2° Differenz (bei der Fläche der LED, aber real ist ja auch ALU um die LED drumrum)

Die Formal dazu gibt es hier
Diese Umstellen nach:
dt = (l * Q)/(lambda * A)
Der Wert gibt eben an wieviel Wärmestron in Watt durch einen Kubus aus diesem Material mit 1x1x1m durchgehen und der dabei 1K Tempdifferent auf beiden Seiten hat.

Nun sind alle LEDs draufgeschraubt und mal ohne Loctite auf Dichtigkeit getestet. Die Löcher zur LED Befestigung gehen ja durch die 4mm Aluplatte durch bis zum Wasser. Ohne Loctite 243 drauf waren so 6 Schrauben inkontinent, da piselte es schon drucklos raus (Pumpe aus). Das ist jetzt komplett Dicht mit Loctite im Gewinde.

Da alles dicht ist mal ein 48V NT und den 100W Widerstand hervorgekramt um die Flussspannung der einzelnen LEDs zu testen. Im Datenblatt steht ja was von 30 bis 37V. Die LEDs hier haben so 31V bei 3,2A = 99W, mit jeweils einem Ausreisser nach 30,75V und 31,85V.

Eine 100W LED im Betrieb. Es gilt zu bedenken, dass die Zimmerbeleuchtung eingeschaltet war und eine 10W LED Leiste direkt über der Spüle auch:

Nachdem alle LEDs durchgetestet sind, werden diese in Reihe geschaltet und an die Netzspannung gehängt. Also etwas gehäkelt, was aus der Netzspannung 280V/3,2A bastelt. In diesem Falle unterdimensionierte Elkos damit durch den Ripple weniger als 320V bei rauskommen.

Vor dem Vorwiderstand bricht die Spannung schon auf 292V DC ein, habe nur 400µF an Glättungselkos gefunden. Aber immerhin die gewollten 3,2A !

Somit ergibt sich der fertige Aufbau des Wasserkreislaufs, der dann noch ein Gehäuse bekommt.

Das Gehäuse wird aus einem Rahmen aus 30x30x2mm Alu Profil bestehen. Also mal die Aluprofile anlegen und Maß nehmen:

*plöpp*, der eigentliche Rahmen ist fertig und schön leicht. Allerdings wiegt der Plaxiglaskühler ordentlich was und der Radiator ist auch nicht grade leicht, obwohl der auch aus Alu ist.

Dann noch etwas Alu hier und da anschrauben um die Komponenten zu halten.

Die Stromversorgung ist aber noch nicht Ideal, also kommt noch ein PFC Modul davor. Da dieses, trotz Trimmwiderstand, eine zu hohe Spannung ausgibt musste noch eine 10. LED als leuchtender Vorwiderstand her.

Das fertige Modul mit Vorwiderstand unter dem Kühler. Dieser hat 100W 3R9 und 40W müssen weg.

ZACK! Feddich!

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