Was auch noch fehlte ist eine Berechnung der Temperatur (Tjc) der LED in Relation zur Außentemperatur der Lampe. Informationen dazu findet man
hier und im
Datenblatt der Black Flat.
Dafür braucht man:
- den Wärmewiderstand der LED
- die Wärmewiderstände von allen Wärmeübergängen zwischen der LED und dem Gehäuse der Lampe
- die tatsächliche Leistung der LED im Betrieb
Die Osram Black Flat HWQP hat laut Datenblatt einen realen Wärmewiderstand von typ. 4,3°C/W, maximal 5.5°C/W (basierend auf statistischen Ergebnissen). Der niedrigst mögliche Wert ist nicht angegeben. Man könnte jetzt mutmaßen, dass die Schwankung einer
Glockenkurve entspricht und der minimale Wert somit 3,1°C/W beträgt.
Die aktuell verbaute LED hat bei 4,45A eine gemessene Vf von 3,7V. In der Lampe wird sie mit 4,5A betrieben. Die Vf müsste dann bei 3,75V liegen, also 16,9W. Bei maximaler Leistung kann man von 20% Effizienz ausgehen. Folglich entstehen in der LED 13,5W an Wärme.
Wärmewiderstände der Wärmeübergänge zwischen der LED und der Außenseite des Lampenkörpers:
- Lötzinnschicht zwischen Kupferplatine und LED: 75μm / (50W/mK * 3,06mm^2) = 0,49C/W
- 16mm Noctigon Kupferplatine: 1500μm / (285W/mK * 194mm^2) = 0,02°C/W (~194mm^2, 1,5mm dick)
- Wärmeleitpastenschicht zwischen Kupferplatine und LED: 75μm / (0,7W/mK * 194mm) = 0,55°C/W (LED Tech Paste: 0,7 W/mK)
- hohler Kupferzylinder
- Gewinde zwischen Kupferzylinder und Lampenkörper
- Lampenkörper aus Aluminium
Hier eine Wärmesimulation von 10min Betrieb einer BLF GT mit 40W. Der Temperaturunterschied zwischen der Stelle, wo die LED sitzt und der äußeren Oberfläche der Lampe betrug ca. 5°C. Da meine Lampe ähnlich groß, aber etwas kleiner ist und ein zusätzliches Gewinde (Kupferstab) hat, nehmen ich mal an, dass die 5°C Temperaturunterschied schon bei 30W Leistung auftreten. Daraus ergibt sich 0,17°C/W.
Somit beträgt der reale Gesamtwärmewiderstand ungefähr: 4,3°C/W + 0,49°C/W + 0,02°C/W + 0,55°C/W + 0,17°CW = 5,53°C/W
Bei 13,5W an Wärme der LED bedeutet dies, das die LED immer ~68°C heißer ist als der Lampenkörper.
Bei 25°C Lampentemperatur also min. 83°C. Bei 50°C sind es dann schon 125°C im Gleichgewichtszustand, was eigentlich zu viel ist (bei den meisten LEDs liegt der Punkt, wo die maximal hell sind, zwischen 90 und 110°C).
Ich habe beobachtet, dass das Licht tatsächlich sichtbar blauer ist, wenn der Lampenkörper richtig warm ist.