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Technische Mittel um die Taschenlampe zu kühlen

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Flashaholic*
15 Februar 2015
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Schlesien
Hallo
Zum Erstellen dieses Thema hat mich inspiriert die Diskussion wie viel warme verträgt die Led.
http://www.taschenlampen-forum.de/t...zeit-auf-höchstleistung-leuchten-lässt.61496/
Die immer mehr leistungsstärkeren Taschenlampe Led bringen mit sich eine große warme Entwicklung und damit immer mehr kürzere Zeiten die Lampen volllaufen zu lassen.
Mir bekannte Verfahren zum Kühlen sind durch Wind und flüssige Medien das ist alles sehr allgemein aber ich wollte hier zur eine Diskussion führen über andere Mittel zum Lösung des Problems (chemisch z.b.)
Meine Frau benutzt im Winter diese zwei Pakete zum Wärmen der Hände die sie trägt in der Tasche
20180117_095012.jpg
Mir ist nicht bekannt was da drin ist aber interessante Eigenschaften (ich benennene das Salz) die nach dem Aufwärmen in Kochenen wasser in flüssigen Zustand geht. Die kumulierte warme kann in beliebige Zeit wider produziert.
Was ich dazu sagen will dass wenn der Mieter in einem Metallgehäuse der Lampe eingeschlossen würde kann er die Hitze speichern wenn die Lampe an ist und wieder langsam austreten wen die lampe aus ist?
Das ist nur eine Idee und ich hoffe das ich ein Spinner bin:).
 
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der_erleuchtete

Stammgast
20 November 2017
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Das zumeist verwendete Salz ist Natriumacetat-Trihydrat. Das ist das Natriumsalz der Essigsäure (deswegen auch der typische Geruch). Wird diesem in seiner festen Form Wärme zugeführt, werden die Kristallgitter aufgebrochen, und der Stoff verflüssigt sich (Schmelzenthalpie).

Die Metallplättchen fungieren als Kristallisationskeim. Dann läuft der Prozess umgekehrt ab, d.h. exotherm. Während das Kristallgitter sich wieder zusammenfügt, wird die zuvor beim Schmelzen zugeführte Energie wieder als Wärme abgegeben (Kristallisationsenthalpie) .

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Latentwärmespeicher

Der Schmelzpunkt liegt bei ca. 58°C, das heißt, die Temperatur der Wärmequelle während des Schmelzprozesses kann auch im theoretischen Idealfall nur annähernd bis zu dieser Temperatur gesenkt werden. Wahrscheinlich würde die Wärme dabei aber nicht sonderlich schnell von ihrer Quelle (LED) abgeführt werden. Hier wäre der Einsatz von Heatpipes eventuell interessanter.

ich hoffe das ich ein Spinner bin:)
Ist das nicht Voraussetzung für die Forenmitgliedschaft? ;) :grinsen:
 
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steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden, man kann nur Energieformen ineinander umwandeln (Energieerhaltungssatz, erster Hauptsatz der Thermodynamik).

Daher kann auch die (unerwünschte) Wärmeenergie einer Taschenlampe nicht einfach "vernichtet" werden.
Man kann sie nur abführen (dissipative Luft- bzw. Flüssigkeitskühlung) oder eben umwandeln in eine andere Energieform.

Eine solche Umwandlung geschieht in solchen Wärmekissen.
Sie sind so genannte Latentwärmespeicher, bei denen Wärmeenergie durch thermodynamische Zustandsänderung (hier Phasenübergang Schmelzen-Erstarren) latent gespeichert bzw. freigesetzt wird.

Da die Wärme ja nicht dissipativ abgeführt, sondern statt dessen gespeichert wird, müsste ein Speichermedium eine hohe Wärmekapazität haben, um die komplette Wärmeenergie der Taschenlampe während eines normalen Betriebszyklus speichern zu können.
Das macht die Taschenlampe sehr groß und sehr schwer. So etwas wäre zwar technisch machbar, aber schlicht und einfach total unvernünftig und vermutlich unverkäuflich.

Eine sehr schöne Umsetzung wäre eine Art von Rekuperation, also die Umwandlung der Wärme in elektrische Energie, welche gleich wieder zurück in den Akku geladen würde.

Das geht theoretisch unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts in einer Art von einem umgekehrten Peltier-Element, einem thermoelektrischen Generator.
Allerdings dürfte der sehr geringe Wirkungsgrad (<< 10%) und die hohen Kosten (neben dem Größen- und Gewichtsnachteil) so ein Projekt für eine Taschenlampe wohl wirtschaftlich völlig uninteressant machen.
Man setzt solche thermoelektrischen Generatoren zwar praktisch ein, z.B. in so genannten Radionuklidbatterien in der Raumfahrt, nimmt dabei aber den mickrigen Wirkungsgrad in Kauf, weil die jahrelange wartungsfreie und zuverlässige Funktion irgendwo tief im Weltall im Vordergrund steht.

So reizvoll derartige Gedankenexperimente auch in der Theorie sein mögen, unter'm Strich bleibt für eine Taschenlampe die dissipative Kühlung über die Luft wohl der sinnvollste und praktikabelste Weg.
 

Andi

Flashaholic**
3 Februar 2011
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`z Kanza
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Mit Wärmespeicherung kann ich dienen...

full


...aber wie steidlmick schon schrieb, völlig "daneben". ;):rolleyes::pfeifen:
 

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Flashaholic*
15 Februar 2015
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Danke für eure Antworten und und wenn ich diese Idee hatte ich auch im Hinterkopf dass die taschenlampe muss eine Taschenlampe bleiben z.b. wenn ich Größe Akkukapazität wollte dann nehme ich auch nicht einen ganzen Rucksack Akkus verbunden mit der Taschenlampe mit Kabel(oder Auto baterii;)) Eigenschaften eine Handlampe taschenlampen müssen eingehalten sein.
Das wird ja jetzt interessant wie weiter es geht mit dem hochleistungstaschenlampen ,wie die Ingenieure wollen das Problem lösen, immer mehr efficiente Led einbauen? Das würde der leichteste weg sein
 

oOFOXOo

Flashaholic**
9 März 2015
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Bei den aktuellen Hochleistungstaschenlampen würde es sicher bereits reichen wenn ein guter Lüfter ins Gehäuse eingebaut wird (es gibt genügend DIY Projekte bei denen das so umgesetzt wurde)! Problem ist halt dann durch die benötigten Lüftungsöffnungen der Verlust der Dichtigkeit, das Betriebsgeräusch und der zusätzliche Akkuverbrauch...

Aber vielleicht kommt da ja eine komplett neue Innovation die das Temperaturproblem löst...

Gruß Andi
 
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Flashaholic*
15 Februar 2015
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Bei den aktuellen Hochleistungstaschenlampen würde es sicher bereits reichen wenn ein guter Lüfter ins Gehäuse eingebaut wird (es gibt genügend DIY Projekte bei denen das so umgesetzt wurde)! Problem ist halt dann durch die benötigten Lüftungsöffnungen der Verlust der Dichtigkeit, das Betriebsgeräusch und der zusätzliche Akkuverbrauch...

Aber vielleicht kommt da ja eine komplett neue Innovation die das Temperaturproblem löst...

Gruß Andi
Ja die Probleme sind bekannt mit Luftkühlung, eine gute Idee würde wen zum kühlen nicht mehr Energie verbraucht wurde.
Schade und ich wollte schon diese Idee (mit Salz) ins patent Büro abgeben:pfeifen:
 

Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
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Wären dann nich effizientere LED s die Lösung : mehr Licht bei weniger Abwärme !?

Dann bräuchte man keine Lüfter etc.

Auf den ersten Blick ja. Auf den zweiten: So wirklich gab es die letzten Jahre keinen weiteren Durchbruch in der LED-Technik, da sind pro Jahr vielleicht 10% Lichtsteigerung drin.

Ich vermute, ohne eine bahnbrechende neue Technologie oder Veränderung an der bisherigen Technologie wird da auch nicht mehr viel kommen. Was aktuell kommt, ist doch mehr noch das "Feintuning" des vorhandenen, aber nicht wirklich etwas neues.
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Wären dann nich effizientere LED s die Lösung : mehr Licht bei weniger Abwärme !?
Zwar kann man die Effizienz der Energieumwandlung von elektrischer in Strahlungsenergie vermutlich noch ein wenig verbessern, aber es gibt immer unvermeidliche Verluste.
Energieumwandlungen finden nie ohne Verluste statt, sonst gäbe es ja ein Perpetuum Mobile.

LEDs sind jetzt schon enorm effizient, jeder prozentuale Bruchteil mehr ist mit hohem Forschungsaufwand verbunden. Je höher man die Effizienz treibt, desto schwieriger wird jeder kleine Fortschritt.
 

MartinC

Flashaholic*
21 Juli 2016
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30 km Süd/westlich von Nürnberg
Wenn man an den Led's nicht mehr viel verbessern kann warum die Taschenlampen nicht Standardmäßig mit einer fest verbauten Flüssigkühlung ausstatten! Wäre doch auch mal eine Idee oder? ;)
So etwas gibts heutzutage ja auch schon bei Smartphones...
 

Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
1.022
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Wenn man an den Led's nicht mehr viel verbessern kann warum die Taschenlampen nicht Standardmäßig mit einer fest verbauten Flüssigkühlung ausstatten! Wäre doch auch mal eine Idee oder? ;)
So etwas gibts heutzutage ja auch schon bei Smartphones...

1. Gewicht
2. Anfällige Technik
3. Bei den meisten Lampen verteilt sich die Wärme eh ziemlich schnell auf der ganzen Lampe --> welche Wärmeleitung soll da verbessert werden? Smartphones sind aus Plastik, da sieht es mit der Wärmeleitung schon wieder ganz anders aus

Im Endeffekt wäre es das gleiche, die Lampe um x Gramm schwerer zu machen, damit sie einen Turbomodus länger durchhält. Ok, Wasser hätte eine höhere Wärmekapazität als Metalle, aber Nutzen zu Aufwand bleibt unterirdisch.


Was wenn dann was bringen würde: Eine Kühlung mitteln kleinen, eingebauten Ventilator. Dadurch geht aber die Wasserdichtigkeit verloren...
 

MartinC

Flashaholic*
21 Juli 2016
578
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30 km Süd/westlich von Nürnberg
Wie hoch ist denn eigentlich die Effiziens/ der Wirkungsgrad einer modernen Led? Ich habe mich auch schon ein wenig mit dem technischen befasst und gelesen, das der größte Teil der Energie nicht als sichtbares Licht abgegeben wird sondern als Infrarot- bzw Wärmestrahlung. Das Verhältnis entspricht in etwa 30/70 zugunsten der Wärmestrahlung wenn mich richtig erinnere...
 

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Flashaholic*
15 Februar 2015
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LEDs sind jetzt schon enorm effizient, jeder prozentuale Bruchteil mehr ist mit hohem Forschungsaufwand verbunden. Je höher man die Effizienz treibt, desto schwieriger wird jeder kleine Fortschritt
Ich stelle mir vor die Natur als ein großes Vorbild die hatte so viel Zeit zum Evolution ( entwicklung) z.b. die Sonne macht auch licht und Hitze ob das effizient ist kann ich nur Die Sonne fragen:D. Was ich da sagen will dass das Murphys Gesetz auch bei den leds ist und wird in der Zukunft geändert auf eine andere licht Technologie aber jetzt haben wir diese und nicht andere technische mittel zum verbessern unsere Taschenlampen.:)
 
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steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Wenn man an den Led's nicht mehr viel verbessern kann warum die Taschenlampen nicht Standardmäßig mit einer fest verbauten Flüssigkühlung ausstatten! Wäre doch auch mal eine Idee oder? ;)
Welchen Vorteil brächte das denn?

Wie schon erklärt lässt sich Energie weder vernichten noch erzeugen, also bringt eine Flüssigkeitskühlung nur dann einen Vorteil, wenn sie die Wärmeabführung für das gesamte System verbessert. Das kann sie aber nur dann, wenn das Reservoir entweder groß oder der Wärmetauscher mit der Außenwelt groß ist (deshalb funktioniert die "Blutkühlung" so gut).

Bei einem Computer oder PKW funktioniert die Flüssigkeitskühlung ja nur gut, so lange man einen großen Wärmetauscher für die Rückkühlung der Kühlflüssigkeit mit Luft hat.
So etwas gibts heutzutage ja auch schon bei Smartphones...
Nein, das sind Heatpipes, die verbessern lediglich den Wärmetransport von innen liegenden heißen Bauteilen nach außen an's Gehäuse, die eigentliche Kühlung selbst erfolgt nach wie vor durch Luft...
 
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steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Der Vorteil einer Heatpipe bestünde im Idealfall nur darin, dass die LED etwas kühler und das Gehäuse heißer wäre, als das bei aktueller Technik der Fall ist.
Die Wärme wäre etwas anders verteilt, aber sie muss immer noch vom Gehäuse nach außen abgeführt werden.

Heatpipes funktionieren nämlich nur dann, wenn die Wärme an der Wärmesenke (und das wäre hier das Gehäuse) schnell nach außen abgeführt wird.
Und da haben wir das gleiche Problem wie aktuell, die Oberfläche der TaLa ist konstruktiv nicht besonders gut für effiziente Wärmeabführung ausgelegt.
... ob das Wasser kann man nicht mit chemischen Mitteln verbessern oder gar Austauschen
Und wieder sind wir beim gleichen Punkt wie die ganze Zeit, der erste Hauptsatz der Thermodynamik gilt immer, egal welches Medium ich letztlich einsetze. Selbst wenn man die TaLa mit Flüssigmetall "kühlen" würde, eine "Kühlung" ist auch damit nicht möglich, es ist bestenfalls ein verbesserter Wärmetransport möglich.

Am Ende muss man immer die Wärme, die im System "Taschenlampe" gebildet wird, an die Umgebung abgeben. Und so lange niemand einen Kühlrucksack mit Kühlflüssigkeitsleitungen zur TaLa mitschleppen möchte, läuft es immer wieder auf die bekannten Methoden hinaus...
 
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Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
1.022
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Und dann kommen wir zum Anfang des Themas ob das Wasser kann man nicht mit chemischen Mitteln verbessern oder gar Austauschen

Gibt kaum etwas, das eine größere Wärmekapazität als Wasser hat. Wenn muss man Phasenübergänge mit ins Spiel bringen. Da aber die Außmaße bei einer Taschenlampe begrenzt sind, macht das keinen Sinn. Ob die Lampe jetzt dann 60 oder 61 Sekunden auf Turbo läuft - dafür lohnt sich kein Aufwand, der die Lampe doppelt bis dreifach so teuer werden lässt.
 
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Flashaholic*
15 Februar 2015
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Ich muss euch für eine kurze Zeit verlassen ich muss eine Kupplung austauschen in einen Lada hat jemand einen Hammer noch;)
P.S von einem Hightech Technologie bis Steinzeit;)

Das ist so interessant das ich nicht zu Arbeit komme:cool:
Das Speichern von Energie und dann wenn die Lampe aus ist abzugeben is doch nicht eine schlechte Idee? Aber wenn das schon gesagt wurde ob das etwas bringt ist eine andere Sache:thumbup:
 
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steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Das Speichern von Energie und dann wenn die Lampe aus ist abzugeben is doch nicht eine schlechte Idee?
Schon, nur muss dazu das Speichermedium a) eine hohe Wärmekapazität haben und b) wirtschaftlich angemessen sein. Wasser wäre zwar gut geeignet, aber auch davon benötigt man eine gewisse Menge, 10 mL oder so reichen bei weitem nicht aus.
Und wer möchte schon, dass eine 100-g-Taschenlampe noch mal 100 g Wasser als Wärmespeichermantel mitschleppt?
 

neu

Flashaholic*
15 Februar 2015
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Da ist mir noch etwas eingefallen das in Autos (Kolben Ventile) die aus Mischung von mentalen meistents sind würde eine chemische Flüssigkeit eingeschlossen Dies verhindert eine Überhitzung der Ventile aber weil die Temperaturen in einem Motor sehr sehr viel mehr sei als in taschenlampe wird diese Idee auch nicht gut.
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Da ist mir noch etwas eingefallen das in Autos (Kolben Ventile) die aus Mischung von mentalen meistents sind würde eine chemische Flüssigkeit eingeschlossen
Es gibt Ventile mit Natrium-Füllung. Natrium hat von allen Metallen die höchste spezifische Wärmekapazität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
Dies verhindert eine Überhitzung der Ventile aber weil die Temperaturen in einem Motor sehr sehr viel mehr sei als in taschenlampe wird diese Idee auch nicht gut.
Es verhindert die Überhitzung aber nicht wegen guter Kühlung, sondern weil ein Metall mit schlechter Wärmeleitfähigkeit und geringer spezifischer Wärmekapazität (Stahl) mit einem Metall hoher spezifischer Wärmekapazität und guter Wärmeleitfähigkeit kombiniert wird.

Die Hitze wird einfach nur gleichmäßiger verteilt und schneller und effektiver von der stark beanspruchten Oberfläche in den Kern des Bauteils geleitet.
 
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Flashaholic**
9 März 2015
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Mann könnte eine Tala auch mit flüssigem Stickstoff z.B. kühlen ;)
Dafür müsste aber auch ein mehr oder weniger kleines Behältnis auf der Tala befestigt sein, dass nach gewisser Einsatzdauer wieder befüllt werden muss...
 
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Flashaholic*
15 Februar 2015
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Mann könnte eine Tala auch mit flüssigem Stickstoff z.B. kühlen ;)
Dafür müsste aber auch ein mehr oder weniger kleines Behältnis auf der Tala befestigt sein, dass nach gewisser Einsatzdauer wieder befüllt werden muss...
Das ist auch eine gute Idee aber wir müssen auch die Taschenlampe klein und handlich machen machen;)
Darum werde ich eine chemische Lösung nehmen(vorziehen) ohne eine extra große externen instalation.
Da hat schon jemand gesagt über die Wärmeableitung bei Smartphon Chips?( Nicht Wasser oder Wind Kühlung)
 
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Flashaholic**
12 August 2016
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Mir ist aufgefallen, daß verdunstendes Wasser sehr gut kühlt.
Es spricht kaum etwas dagegen, einen nassen Lappen vorn um die Lampe zu wickeln, wenn man zum Beispiel den bei einigen Lampen temperaturgeregelten Turbomodus etwas länger geniessen will.
 

Andi

Flashaholic**
3 Februar 2011
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`z Kanza
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Oder man setzt sich ins Auto, beschleunigt auf min. 100km/h, kurbelt das Fenster runter und hält die leuchtende Lampe raus. :D
....oder einfacher, man benutzt seine Lampen nur noch als Tauchlampen. :sprachlos:
 
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Flashaholic**
9 März 2015
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Tamsweg (A)
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Mann könnte eine Tala auch mit flüssigem Stickstoff z.B. kühlen ;)
Dafür müsste aber auch ein mehr oder weniger kleines Behältnis auf der Tala befestigt sein, dass nach gewisser Einsatzdauer wieder befüllt werden muss...

Wie wäre es mit Stickstoff?
Hatten wir schon :p
Wär halt blöd wenn die Tala schockgefroren ist und sie dir dann aus der Hand fällt :facepalm:
Dann hast gleich eine Puzzle Tala ;)

Gruß Andi
 
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Flashaholic*
15 Februar 2015
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;)
Mir ist aufgefallen, daß verdunstendes Wasser sehr gut kühlt.
Es spricht kaum etwas dagegen, einen nassen Lappen vorn um die Lampe zu wickeln, wenn man zum Beispiel den bei einigen Lampen temperaturgeregelten Turbomodus etwas länger geniessen will.
Gute idee:thumbup:
Nun müssen die Hersteller einen nassen Lappen als ein extra Zubehör geben:thumbsup:
Ich denke dass wurde eine einfache und effektive Methode sein.;)
 

der_erleuchtete

Stammgast
20 November 2017
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Frankfurt am Main
Wie wäre es denn mit einer Kombination von Peltierelementen und Flüssigkühlung? Damit bliebe die Lampe schön kompakt, denn über eine dünne Verbindungsleitung für Strom und Kühlflüssigkeit kann man den Großteil der Kühltechnik in einen Rucksack auslagern!
... Moment mal, das gab's doch schon mal so ähnlich... Ob die NASA diese Anzüge gebraucht verkauft? ;)

Im Übrigen: +1 für nassen Lappen

Nun müssen die Hersteller einen nassen Lappen als ein extra Zubehör geben

Aber nur, wenn das vernünftig genormt wird! Sonst braucht man wieder werweißwieviele verschiedene Lappen, weil nix miteinander kompatibel ist.
 
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Flashaholic*
15 Februar 2015
316
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Schlesien

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
6.331
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Bielefeld, NRW
Ein Peltier-Element ist für diesen Zweck total ungeeignet. Peltier-Elemente können nicht zaubern, so können lediglich auf der einen Seite etwas kälter machen - aber auf der anderen Seite wird es um Gegenzug dafür umso heißer.

Der Temperatur-Gradient wird lediglich verstärkt, die Hitze auf der Außenseite des Peltier-Elements muss immer noch abgeführt werden.
Und egal wie man die Hitze auf der Außenseite des Peltier-Elements abführt - ohne Peltier-Element klappt es bei einer TaLa ebenso...

Sinnvoll einsetzen lassen sich Peltier-Elemente, wenn man die Temperatur auf einer Seite unter die Umgebungstemperatur bringen möchte. Bei einer Taschenlampe ist das unsinnig, u.a. weil es die Leistungsfähigkeit der Akkus reduziert.
 

Andi

Flashaholic**
3 Februar 2011
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`z Kanza
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Ich denke, da gibt es weit aus teurere Dinge, die gekühlt werden müssen (CPU´s, etc.), die haben das Rad bis jetzt auch nicht neu erfunden. ;)
....das wichtigste für uns ist, daß die Hitze schnell weg von der LED kommt, da ist ein MCPCB mit DTP schon ein deutlicher Fortschritt.
Wenn man sich dann innerhalb von Minuten die Finger an der Lampe verbrennt, ist es ein Problem des Benutzers, der ist einfach zu empfindlich. ;) :p