Mechnanisch stabil möglichst Platzsparend

[Hellmut Kohlsdorf]

Hallo Freunde

 

Ich bin dabei die Baugruppe Leuchtkörper bei meinem Segler zu realisieren. Hier eine Skizze in Farbe damit man sich hoffentlich besser zurechtfinden kann.

 

 

Zuerst die Frage:

 

Ich muss 4 Leitungen von einer kleinen nur etwa 5x7mm Platine abführen und weiß nicht wie ich das so platzsparend wie möglich, aber mechanisch stabil machen kann. Hier Hintergrundinformationen:

 

Ich muss eine kleine Platine für den Feuchte- und Temperatur-Sensor machen. Das Gehäuse des Sensors ist 3x3 mm groß und hat 6 Kontaktflächen, davon nur 4 relevant. Gelötet wird es in Reflow-Ofen, Pizza-Ofen-Eigenbau mit Finepitch 6 Lötpaste. Das Löten ist also unkritisch. Der Sensor gibt die Daten digital als Verhältnis der Duty-Zeiten über den I2C-Bus heraus und außerdem muss noch die Spannungsversorgung erfolgen.

 

Wie kann ich die 4 Leitungen herausführen, so dass die Baugruppenabmessungen möglichst klein bleiben? Meine Sorge ist die mechanische Stabilität bei sehr beengten Platzverhältnissen.

 

Zur Skizze:

 

Das lange Bild oben ist der Leuchtkörper in der Fassung. Die Fassung besteht aus Messing, o.3 mm stark, außen, hier also links und rechts mit Mahagoni-Furnier laminiert. Die Rückseite der Fassung besteht aus zwei Teilen, 1,0mm starke L-Winkel aus Messing, an jedes wird eines der Spannungsversorgungspole für die LED (LY W5SM, gelbe Golden Dragon von Osram die bis zu 500mA Strom bei 2,0 bis 2,6 V vertragen) angeschlossen. Der Anschluss an die Spannungsversorgung der LEDs erfolgt über M3 Madenschrauben die durch die beiden Messingblöcke im Leuchtkörper in die 1mm starke Messing-Rückplatte der Fassung geschraubt werden. Die Cobritherm Platine mit 3mm starkem Alu-Kern und 35um Kupferauflage und einer hauchdünnen Keramikschicht elektrisch isoliert wird n einer Vorrichtung montiert.

 

 

Damit will ich erreichen, dass jeder Leuchtkörper in jede Fassung passt, auch wenn ich die Jahre später nachbauen muss! Durch einen Spezialkleber der Wärme leitend aber elektrisch isoliert, ist die Kontaktfläche zwischen dem Alu-Kern der Cobritherm-Platine elektrisch isoliert. Dazu werde ich eine zweite Vorrichtung wie die hiergezeigte aus Kunststoff machen, damit ich durch Messung feststellen kann ob es eine elektrisch leitende Verbindung zwischen de Alukern und dem Messing gibt.

 

Hier ein Bild der geätzten Platine mit den Platinchen für den Leuchtkörper:

 

 

Hier ein Bild der Cobritherm-Platine mit der LED aufgelötet als Teil des Experimentierens mit der Verarbeitung:

 

 

Durch die großen Probleme des Lieferanten selber im Versuch die oben gezeigte Platine zu ätzen, ist die Qualität der Platinchen schlecht und es bedeutet viel Nacharbeit bevor es keinen Kurzschluss zwischen dem Kupfer und dem Alu-Kern nach dem Ätzen gibt. In der Serienfertigung, will ich 50 Leuchtköper produzieren, wird die LED erst beim Verlöten der Platine mit dem Messing in der Vorrichtung aus Alu aufgelötet.

 

In der Skizze sieht man den Sensor unten in der Alu-Platine in Weiß. Ich werde noch in der großen Platine die Vertiefung von 1,2mm tiefe in die Rückseite der kleinen Platinchen fräsen! Der Sensor ist auf einer eigenen Platine, hier spiele ich noch mit dem Gedanken eine flexible Platine zu fertigen. Beides ist hier Weiß Farben! Sensor und zugehörige Platine sind Teil der Fassung. So kann der Sensor mir Information über die Temperatur der LED geben, da er sich unmittelbar im Kontakt mit dem Alu-Kern der Cobritherm-Platine des Leuchtkörpers befindet. Das hat zwei ganz tolle Möglichkeiten:

 

1. Kann ich die mit dem MC34844 den Strom der LED beim Dimmen so regeln, dass nicht mehr Strom durch die LED fließen kann als der Strom der die LED auf eine festgelegte Höchsttemperatur bringt. Das wird bei jedem Einschalten der Beleuchtung durch schrittweises Hochfahren des Stromes und Erfassung der Temperatur der LED geregelt.

2. Die Feuchte-Sensor-Funktion kann mir Auskunft über die Feuchtigkeit in der Fassung geben und so eine undicht werdende Wasserdichtigkeit frühzeitig und eigenständig erkennen und mich informieren.

 

Verrückt, aber wird sehr interessant werden!

 

Die LED im Leuchtköper wird nach dem Löten, die schwarzen Flächen in der Skizze, mit Mahagoni-Furnier laminiert und der entstehende Hohlraum wird mit klarem Epoxid aufgegossen. Das sind die gelben Flächen über der Platine und um die LED. Die Furnier-Laminierung beidseitig der Lichtaustrittöffnung wird als Plättchen erst nach der Montage im Segler aufgeklebt. Der Raum dafür wird bei der Fertigung des Leuchtkörpers vom Epoxidguss weggefräst. Die Gründe dafür sind 2: Erstens soll der Beleuchtungskörper im Schanzkleid nur durch die Lichtaustrittsöffnung zu sehen sein und zweitens müssen die Messingblöcke für die Versorgungsspannung links und rechts vor dem Kontakt mit Wasser auf Deck geschützt werden. Wenn jetzt die Maden- oder Stiftschauben M3 in die Messing-Blöcke geschraubt wurden und damit den elektrischen Anschluss an die Spannungsversorgung der LED bewirkt wird, wie auch die mechanische Fixierung in der Fassung, wird über den Block das Furnierplättchen mit Sekundenkleber aufgeklebt und dann das Ganze mit Plastik-Spray Wasser dicht versiegelt.

 

Da der Sensor mit 3,0 V versorgt wird ist eine eigene Spannungsversorgung zuzuführen und dann noch die 2 Leitungen des I2C-Busses! Gedacht ist daran so was wie Fädel-Draht zu verwenden, wg. des geringen Durchmessers und der elektrischen Isolierung. Die mechanische Festigkeit dürfte aber kritisch werden.

[nikolaus10]

Hallo

 

So ganz kapiert habe ich es noch nicht.

 

Du nimmst diese Hochleistungsleuchtdiode fuer Beleuchtungszwecke oder als Signalleuchtdiode? 2 Volt mit max 500mA ist ca 1watt , das wird zwar warm aber der kuehlungsaufwand ist doch uebersichtlich. warum nicht 2 Leuchtdioden mit 30mA, waehren die zu dunkel ?

500mA ueber Madenschrauben fuehren frueher oder spaeter zu einem Wackelkontakt, besonders mit Feuchtigkeit zwischen Stahl und Messing.

Fuer mich sind da noch ein paar fragen offen, vielleicht auch weil die Bilder so klein sind.

Ansonsten, abitioniertes Projekt, berichte bitte weiter.

 

MFG

 

Hallo

 

Habe gerade gelesen :

 

Luminous Flux: 45 lm at 400 mA up to 85 lm at 1000 mA

 

Das ist schon sehr hell. Willst du einen Projektor bauen ?

 

MFG

Edited December 5, 2010 by Antias

[Hellmut Kohlsdorf]

Hallo nikolaus10, wie passend zur Jahreszeit!

 

Du kannst hier http://www.flickr.com/photos/hellmut1956/ zu meinem Bildern auf Flicks. com gehen. Die sind alle hochauflösend! Die Forenrichtlinien schreiben kleine Bilder vor und so kann man sich die in hoher Auflösung ansehen!

 

Ich nehme so starke LEDs, da diese dimmbar sein sollen und man das Dimmen auch sehen können soll. Ich habe zuerst LEDs vorgesehen gehabt die nur 20 mA Strom bei 2V benötigen und das waren wirklich nur Funzeln. Es ist so, dass es kaum gelbe lichtstarke LEDs als SMD gibt. Nun steht hoher Lichtleistung hoher Strom und hohe Verlustleistung entgegen.

 

Nun ist ja die Zielsetzung meines Bauprojektes Carina, siehe Baubericht, das Erlernen und Anwenden von Technologie. Durch den Einsatz der Temperatur-Sensoren, die nebenbei auch Feuchte-Sensoren sind, stellt sich die Möglichkeit von dem eingesetzten Controller nicht nur über den verwendeten MC34844 das Dimmen zu steuern, sondern auch das Hochfahren des Stromes so zu realisieren, das die Erwärmung berücksichtigt wird. Der Einbau des Sensors in die Rückwand der Fassung jeder LED gibt unmittelbar vor Ort die Temperatur-Information und die kann in die Regelung der Lichtstärke einbezogen werden. Die Feuchte Information müsste erlauben es sofort zu erkennen, wenn die Dichtigkeit der Fassung, aus was für Gründen auch immer, nachlässt und dadurch der Feuchtegrad in der Fassung sich ändert. Der ändert sich natürlich auch im Zusammenhang mit der Temperatur!

 

Der andere Themenkomplex an diesem Beleuchtungsprojekt im Rahmen des Bauberichtes der Carina ist die Realisierung einer möglichst wirksamen Wärmesenke. Die Cobritherm als Platinenmaterial, 3 mm starker Alu-Seele, erlaubt schon im Platinenmaterial viel Wärme kurzfristig aufzunehmen und diese wird dann sowohl über die Stirnflächen der Platine in die Messingblöcke abgeleitet, wie auch über die Fassungsrückseite aus Messing. Diese Fassungsrückseite leitet dann seinerseits die Wärme direkt in die Alu-Konstruktion des Deks der Carina. Dazu steht sehr viel im Baubericht.

 

Die durch diese Sensoren anfallenden Daten, im Zusammenhang mit den Strömen durch die LEDs werden im Zusammenhang mit der geplanten und in der Studienphase befindlichen Selbstbau-2,4Ghz-Funke, werden interessante Einblicke ermöglichen und für interessante Graphiken auf dem 10-12" großen Farbgrafik-Display der Funke führen!

 

Zu guter letzt, aus den Gesprächen mit den Support-Ingenieuren der Firmen dessen Produkte ich einsetze ist mir bekannt, dass ich mich hier auf dem Stand der Technik des LED Einsatzes in der Automobiltechnik befinde. Gerade die Handhabung und die Herausforderungen bei der Verwendung von der Cobritherm Platine als Basismaterial zeigt, dass hier noch einiges an Neuland und Unausgereiftheit den Stand der Technik wiedergibt. Also, wer will ruhig Fragen stellen!