LEDs auf Kühlkörper kleben

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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Sa, 17.10.09, 08:21

Hallo zusammen,

habe eine kurze Frage an euch zur Befestigung von Luxeon Rebel LEDs (MIT Star-Platinen) auf einem Alu-Kühlkörper:
Ich habe hier zwar noch 2-Komponenten Wärmeleitkleber hier, aber man hört ja immer wieder, dass die Wärmeleitfähigkeit von diesen Wärmeleitklebern deutlich geringer sei, als von vernünftiger Wärmeleitpaste (z. B. Artic Silver 5). Nun frage ich mich, ob es nicht sinnvoller wäre unter den Star Artic Silver 5 zu tun und den Star am Rand mit Sekundenkleber oder anderem Kraftkleber festzukleben.

Was haltet ihr davon?
Ist der Wärmeleitkleber wirklich so viel schlechter in der Wärmeleitfähigkeit?

Bei Sekundenkleber gibt es wohl zwar das Problem mit den Dämpfen, welche die Diode schädigen können, aber da ja nur am Star geklebt wird, haltet ich das bei ausreichend Belüftung für ungefährlich. Interessant wäre aber, ob Sekundenkleber oder auch Kraftkleber die hohen Temperaturen auf Dauer aushalten?

Grüße und danke für euere Ideen
Andreas
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Sa, 17.10.09, 09:23

Zur Befestigung gibt es bei Wärmeleitklebern oder -pasten zwei grundsätzliche Methoden:

1. Wärmeleitkleber sehr dünn auftragen und fest auf Kühlkörper drücken bis er ausgehärtet ist.

2. Wärmeleitpaste sehr dünn auftragen und Star Platine auf Kühlkörper festschrauben.

Laut meines Wissens sind Wärmeleitpasten etwas besser als Kleber aber bei den Artic Produkten scheint es
nach den Artikelbeschreibungen keinen Unterschied zu geben.

Darauf dass Sekundenkleber hitzeresistend sein könnte, würde ich mich an dieser Stelle nicht verlassen.
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Beatbuzzer
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Sa, 17.10.09, 09:30

Deutlich schlechter hört sich schon arg an. So schlimm ist es wohl doch nicht.
Aber die Reihenfolge stimmt schon :

1. Wärmeleitpaste
2. Wärmeleitkleber
3. Klebebänder/ Klebepads

Wenn du aber in der Mitte Wärmeleitpaste aufträgst und aussen mit Kleber fixierst, dann hält das ganze zwar fest, aber es wird nicht unbedingt Druck auf die Platine ausgeübt, wie es bei einer Verschraubung der Fall wäre.
Das nonplus-Ultra ist für mich eine federbelastete Befestigung, also so wie bei Prozessoren.
Das liesse sich bei den Star-Platinen auch machen:
Mit Wärmeleitpaste auf den Kühlkörper setzen.
Zwei M3 Bohrungen rechts und links herstellen.
Ein Stück Federstahl o.ä. auf den Platinenrand legen und mit einer Schraube auf Spannung drehen.

Zu den Dämpfen des Klebers:
Ich selbst hab auch schon Klebestellen nahe an Linsen u.ä. gehabt. Ein PC-Lüfter daneben gestellt, bis der Kleber ausgehärtet ist und du hast keinerlei weisse Ablagerungen.
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So, 18.10.09, 08:50

Hallo zusammen,

zunächst danke für eure schnellen Antworten.

Schrauben ist natürlich das Beste, da gebe ich euch schon recht, aber ich möchte versuchen dieses Mal ohne aus zukommen.

Ich denke, ich werde es einfach mal probieren unter den Star Wärmeleitpaste zu tun und ihn nur am Rand mit Sekundenkleber festzukleben. Mal schauen, ob das funktioniert...

Falls noch jemand andere Klebeideen hat, freue ich mich natürlich. :wink:

Grüße und danke nochmals
Andreas
Spirit
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So, 18.10.09, 10:35

Das mit dem Sekundenkleber würde ich an deiner Stelle nicht machen, da die Wärmeleitung von 3 Faktoren abhängt:
- Wärmeleitfähigkeit der Pasten/Kleberschicht
- Dicke der Pasten/Kleberschicht
- Fläche der Pasten/Kleberschicht

Wenn du also Wärmeübergangsfläche für den Sekundenkleber "verbrätst", steht die nicht mehr (oder nur noch mit dem Leitwert des Sekundenklebers und der ist mit Sicherheit mieser wie der des Wärmeleitklebers) zur Verfügung. Damit wird die Verbindung Sekundenkleber Paste auf jeden Fall schlechter sein als reiner Wärmeleitkleber. Außerdem fürchte ich, das die Verklebung nicht so sicher ist, da 1. die Klebefläche kleiner ist und 2. Wärmeleitpaste in den Klebebereich hinein verdrängt würde. Wenn sich die Klebung löst und du das nicht rechtzeitig merkst ist die LED mit Sicherheit Tot!
So schlecht wie diskutiert ist die Wärmeleitung der Wärmeleitklebers nicht. Es kommt eher auf einen vernünftigen KK an als auf die Frage ob Wärmeleitkleber oder Paste und Schraube.


Hier ein kleiner Versuch (hatte ich eigentlich eher gemacht, weil ich den Schlechten Ruf des Stars nicht glauben konnte):


In meiner Lampe sitzt eine Cree XR-E mit ArticSilver-Kleber auf einem KK mit Rth ca. 2,5 K/W. (Ich weiß selbst dass der total überdimensioniert ist ;) ).

Die LED läuft mit 700 mA => Wärmestrom ca. 2,7 W.

Jetzt habe ich mit einem Thermoelement die Temperatur auf dem KK, dem Star und der Led gemessen (nach einer Stunde Lampenlaufzeit):
Umgebung: 25°C
KK: 32°C
Star: 35°C
LED: 40°C

Demnach hätte der Star icl. meiner Klebung nur etwas mehr als 1K/W! :D
Fazit: Wärmewiderstand von Star und Kleber weit besser als ihr Ruf => Wenn man die Verbindung nicht mehr lösen will ArcticSilver-Kleber ohne Gewissensbisse verwenden!

Wie habe ich geklebt? Wichtig: Sauberkeit der Flächen ist A und O! Deshalb alles mit Alkohol abreiben und dann die Klebeflächen nicht mehr berühren! Ich lege die Teile nach dem Reinigen immer auf ein sauberes Papier. Danach den Kleber anrühren. Nicht zu viel auf einmal! Ich habe schon festgestellt, dass bei der 7. LED sich der Kleber schon schlecht verarbeiten lässt, also lieber in mehren Happen anrühren. So jetzt werde ich vermutlich gesteinigt :evil: . Ich trage den Kleber danach auf den Star auf, nicht zu Dick, aber auch nicht zu dünn, da hinterher überall unter dem Star eine Verbindung zum KK sein soll. Dann drücke ich den Star mit der Hand auf den KK und schiebe ihn etwas hin und her, damit sich der Kleber unter dem Star verteilt und überschüssiger Kleber seitlich herausgerückt wird. Dann lege ich den KK so hin, das der Star waagrecht liegt und nicht mechanisch belastet wird und lasse ihn eine halbe Stunde aushärten. Das war's!
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So, 18.10.09, 10:51

Hallo Spirit,

also ich habe gerade mal einen Sekundenkleberversuch gemacht:
Und zwar unter dem Star nur Wärmeleitpaste (Artic Silver 5) und lediglich von der Seite außen rum (also nicht darunter) Sekundenkleber (das reicht locker, ist ja kein Gewicht, das der halten muss). Damit geht auf jeden Fall keine Wärmeübergangsfläche verloren. Das Ganze natürlich unter kontinuierlicher Belüftung eines 120 mm CPU-Lüfters. :wink:

In paar Minuten werde ich die LED nun testweise mit 700 mA bestromen und dabei auf den Kopf stellen:
Ich möchte damit sichergehen, dass der Sekundenkleber der Temperatur stand hält (das ist nämlich meine einzige Sorge).

Grüße
Andreas
Ragnar Roeck
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So, 18.10.09, 12:33

Das der kurzfristig hält, wird wohl kaum jemand bezweifeln. Ich hätte eher Angst, dass der über die Zeit durch die thermische Belastung Risse bekommt und dann irgendwann aufgibt.
Spirit
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So, 18.10.09, 12:50

Genau das ist der Punkt. Ich würde sagen, dass die Wärmeleitpaste nur dann Vorteile hat, wenn man sie extrem dünn aufträgt (geht besser als beim Kleber, da der dickflüssiger ist und man auch etwas unter Zeitdruck steht wenn man klebt :D ), oder wenn man die Verbindung wieder lösen will. Dann müssen auch beide Flächen extrem eben sein und Der Star mit entsprechender Kraft abgepresst sein (Feder oder Schraube). Ich fürchte schon der Grat einer Gewindebohrung könnte Ärger machen, von den Riefen in den Sternkühlkörpern mal ganz zu schweigen.
Beim Kleben mit Paste und Sekundenkleber überwiegen klar die Risiken (Wärmeleitpaste entspricht nicht gerade den Anforderungen an eine saubere Klebestelle, der geringste Fehler kann also zu Problemen führen). Warum also ein Risiko eingehen, wenn der Wärmewiederstand einer sauberen ArticSilver-Verklebung fast vernachlässigbar ist?
( weit kleiner als 1K/W siehe mein Versuch)
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So, 18.10.09, 13:00

Hallo zusammen,

ja, ihr habt ja recht. :wink:

Wärmeleitkleber ist hier sicherlich die sauberste Lösung, zumal meine Sorge eben auch ist, dass Sekundenkleber auf Dauer nicht hält.

Trotzdem mache ich spaßeshalber gerade auch mal einen Vergleichstest:
Eine LED habe ich mit der von mir beschriebenen Methode (Wärmeleitpaste und an den Seiten Sekundenkleber) und die andere mit normalem Wärmeleitkleber auf identischen Kühlkörpern befestigt. Beide laufen nun an separaten Ausgängen eines Labornetzteils bei exakt 700 mA. Nach einer Stunde werde ich mal die Temperatur der Kühlkörper mit einem Infrarot-Thermometer messen. Mal schauen, ob sich ein Unterschied ergibt.

Grüße
Andreas
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So, 18.10.09, 14:14

Jetzt ist eine Stunde vergangen, hast du jetzt schon Ergebnisse ?
Mich interessiert es schon, ob der Sekundenkleber hält und nicht die Wärmeleitpaste behindert.

Spontan sage ich, dass die Verklebung besser abschneiden wird...
Kunibert93
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So, 18.10.09, 14:16

Beide LEDs sind abgeraucht
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So, 18.10.09, 14:22

Beide LEDs sind abgeraucht
Gleichzeitig oder war eine Methode besser ?
Kunibert93
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So, 18.10.09, 16:09

o.O
das war einfach nur mein Einfall
Ich weiß es nicht, weil ich es nicht teste.
Aber aus Ergebnis bin ich auch gespannt
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So, 18.10.09, 17:15

Hallo zusammen,

sorry, dass die Antwort so lange auf sich warten ließ.

Beide LEDs haben den Test problemlos überlebt und auch die Verklebung hält bombenfest.

Allerdings - jetzt das Interessante:
Temperaturmäßig macht es effektiv keinen Unterschied. Ich habe einen ca. 1 Grad wärmeren Kühlkörper bei der mit Wärmeleitpaste/Sekundenkleber bearbeiteten LED gemessen, was auf einen leicht besseren Wärmeübergang hindeuten würde. Aber der Unterschied ist so minimal, dass das in der Messtoleranz liegt (so genau sind die Infrarotthermometer nicht).

Damit komme ich zu dem Ergebnis:
Spirit hatte also völlig recht: Wärmeleitkleber macht fast keinen Unterschied zu der Wärmeleitpaste. Aufgrund des nur marginalen Unterschieds und des erhöhten Aufwandes sowie Risikos bei der Sekundenkleberanwendung, werde ich bei den restlichen LEDs mal schön brav bei dem Wärmeleitkleber bleiben. :wink:

Grüße und nochmals danke für eure schnellen Antworten
Andreas
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L Bosch
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So, 18.10.09, 18:16

Kunibert93 hat geschrieben:o.O
das war einfach nur mein Einfall
Ich weiß es nicht, weil ich es nicht teste.
Aber aus Ergebnis bin ich auch gespannt
Da habe ich wohl den Benutzernamen übersehen...

Aber schreibe doch bitte in Zukunft nicht in der Vergangenheit, wenn nicht klar ist, ob der
besagte Versuch überhaupt schon stattgefunden hat. :wink:

Zum Ergebnis des Versuches ist es erstaunlich das man auch mit Sekundenkleber einen ausreichenden
Anpressdruck erzeugen kann.

Aber ich benutze da lieber die beiden Methoden aus meinem ersten Beitrag des Themas.
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So, 18.10.09, 20:15

L Bosch hat geschrieben: Zum Ergebnis des Versuches ist es erstaunlich das man auch mit Sekundenkleber einen ausreichenden
Anpressdruck erzeugen kann.
Das ist auch noch nicht raus. ab-tools schrieb ja nur von der Kühlkörper-Temp. Wenn die Sekundenkleberverbindung jetzt nur zweitklassig war, schlägt sich das in der KK-Temp. nicht direkt so enorm stark nieder, die LED kann aber aufgrund höherer Chip-Temp trotzdem schneller altern. Eine Testzeit von einer Stunde ist dazu vollkommen ungeeignet.

Wie auch immer, es wurde gezeigt, dass der Wärmeleitkleber gut genug ist, und dass ist gut zu wissen. :wink:
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Mo, 19.10.09, 20:24

Hallo zusammen,

also wenn die Sekundenkleber-LED ihren Geist aufgibt werde ich euch berichten:
Sie ist nämlich heute in den Produktivbetrieb gegangen. :)

Grüße und danke nochmals für eure schnelle Hilfe
Andreas
begruber
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Mi, 22.11.17, 09:30

Hallo,
auch wenn der Thread schon alt ist, vielleicht hilft es ja doch noch jemandem: Ich bin auch auf der Suche nach einem geeigneten Befestigungsverfahren und habe zum Sekundenkleber folgendes gefunden:
Ein Sekundenkleber (einer speziell für Aluminium) hat eine Wärmeleitfähigkeit nach ASTM C 177 von 0,1 W/mK.
Eine Wärmeleitfähigkeit von 0,19 W/mK wird als deutlicher Wärmedämmeffekt bezeichnet.
Aluminium hat eine Wärmeleitfähigkeit von 220 W/mK.
Ob der Wert diese Sekundenklebers repräsentativ ist, weiß ich nicht, aber jedenfalls taugt er nicht als Ersatz für Wärmeleitkleber.
(https://slotpoint.de/SlotPoint-Sekunden ... unststoffe,
https://thermaflex.com/de/download/datei/337).
Grüße
Bernd
ab-tools
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Mi, 22.11.17, 10:13

Hallo Bernd,

das ist ja tatsächlich schon ein ziemlich alter Thread, aber ich wollte dir trotzdem kurz antworten, da du mein damaliges Vorhaben völlig falsch verstanden hast!

Es ist schon klar, dass Sekundenkleber keinesfalls als Wärmeleitkleber geeignet ist und ich hatte auch nie vor ihn als solchen zu verwenden: :)
Stattdessen hatte ich unten den Star Artic Silver 5 Wärmeleitpaste (also kein Kleber, die normale CPU-Paste) getan und nur an den Rändern Sekundenkleber, um das Ganze zu befestigen!

Und das hatte tatsächlich sehr gut geklappt:
Die Beleuchtung ist nach wie vor (nun rund 8 Jahre!) immer noch problemlos im Einsatz! :D

Viele Grüße
Andreas
Borax
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Mi, 22.11.17, 14:29

aber jedenfalls taugt er nicht als Ersatz für Wärmeleitkleber.
Das ist so zwar richtig, aber ggf. auch irrelevant. Wenn (gilt aber auch nur dann!) der Abstand zwischen LED und Kühlkörper sehr klein ist (das ist meist nur bei professionell gefrästen und polierten Kühlkörpern der Fall - die meisten käuflichen sind nicht wirklich plan) kann die Klebeschicht bei Sekundenkleber so dünn sein (<0.01mm), dass die schlechte Wärmeleitfähigkeit keine Rolle spielt bzw. insgesamt sogar besser ist als eine dicke Schicht (>0.2mm) Wärmeleitkleber.
Web-Engel
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Fr, 04.01.19, 21:05

kleiner Nachtrag, auch wenn der Thread schon alt ist_

Ich hatte meine COBs auch so geklebt:
in der Mitte Arctic-Silver-Paste
in den Ecken Sekundenkleber

Sah einwandfrei aus und bewegte sich am Tag danach nicht einen mm.

Nach 4 Jahren das Resultat: Von 4 COBs auf 2 Kühlkörpern haben sich zwei COBs verabschiedet, und zwar sowohl mechanisch als auch ins Jenseits. Interessanterweise die beiden warmweißen, die nur gering bestromt werden. Die Kaltweißen laufen noch mit hohem Strom. Bemerkt hatte ich es, als die Helligkeit im warmweißen Zustand unterschiedlich war -- da war es aber auch schon zu spät.

Es war damals eine Notlösung, nachdem die COB-Halterung kein Bohrloch fand und ich nur die Paste aber nicht den Wärmeleitklber hatte. Ich kann davon nur abraten.

martin
Buddhamilch
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Fr, 04.01.19, 21:19

> Ich hatte meine COBs auch so geklebt:
> in der Mitte Arctic-Silver-Paste
> in den Ecken Sekundenkleber
Nur ein Kleks in der Mitte reicht nicht. Wärmeleitpaste oder -kleber trägt man immer vollflächig auf. Nach dem Aufsetzen auf den Kühlkörper wird die COB etwas hin und her geschoben, sodass überschüssige/r Paste/Kleber herausquellen kann. Wenn dieser Überschuss weggeputzt wurde, kann man mit Sekundenkleber die Kante verkleben.

> ... haben sich zwei COBs verabschiedet, und zwar sowohl mechanisch als auch ins Jenseits.
Möglicherweise lag es gar nicht an der Art der Verklebung.
Welcher mechanische Schaden hat denn vorgelegen?
Web-Engel
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Fr, 04.01.19, 21:54

Buddhamilch hat geschrieben:
> Nur ein Kleks in der Mitte reicht nicht. Wärmeleitpaste oder -kleber trägt man immer
> vollflächig auf.
Ja, es war deutlich mehr als die LED-Fläche mit Wärmeleitpaste. Wirklich nur die Ecken waren geklebt. Nur beim Hin- und Herschieben war ich wegen des Sekundenklebers etwas zurückhaltend, weil ich beides in einem Arbeitsgang gemacht habe.
>
> > ... haben sich zwei COBs verabschiedet, und zwar sowohl mechanisch als auch ins
> Jenseits.
> Möglicherweise lag es gar nicht an der Art der Verklebung.
> Welcher mechanische Schaden hat denn vorgelegen?

Mit "mechanisch verabschiedet" meinte ich "gelöst". Der CoB hat sich leicht nach oben abgewinkelt und hatte Luft zum Kühlkörper.
oscar
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Fr, 04.01.19, 22:56

Nur am Rand mit Sekundelkleber fixiert, bewirkt Null Anpreßdruck. Der muß auch gar nicht hoch sein, aber Null ist halt Nix.
Sekundenkleber würde ich eh an keine LED ranlassen: das Zeug ist flüchtig und nebelt seine Umgebung ein. Wenn, dann z.B. UHU endfest 300.
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Sa, 05.01.19, 21:36

oscar hat geschrieben:
> Nur am Rand mit Sekundelkleber fixiert, bewirkt Null Anpreßdruck. Der muß
> auch gar nicht hoch sein, aber Null ist halt Nix.
Na ja, habe natürlich schon sofort angepresst.
> Sekundenkleber würde ich eh an keine LED ranlassen: das Zeug ist flüchtig
> und nebelt seine Umgebung ein. Wenn, dann z.B. UHU endfest 300.
Habe gerade noch einmal nachgesehen, war UHU Kraft Alleskleber und kein Sekundenkleber.
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