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Hier ein kleiner Beitrag zum Thema alternatives Löten. In der letzten Zeit habe ich immer wieder Bauteile in der Hand gehabt, die sich mit dem normalen Lötkolben schlecht löten ließen. Experimente mit Lötpaste und einem Heißluftföhn (Steinelt) führten zwar zum Erfolg, waren aber für die Bauteile und mich sehr stressig. Hier eine Methode, die an professionelle Fertigungstechniken angelehnt ist: das Reflow-Löten.

Während bisherige Schalt-Wandler von mir aus der Sicht des Modellfluges konzipiert wurden (einfach, klein, kleine Leistung). Habe ich beim Stepup3b größere LED-Lampen im Fokus gehabt. Mit der Schaltung sollten 40V-LED-Cluster mit bis zu 900mA versorgt werden können - mit Konstantstrom und zwar aus einer 9...28V-Versorgungsspannung.

Nach einiger Suche nach einem geeigneten Schaltregler-IC bin ich beim LM3429 (Texas Instruments) hängen geblieben. Der hat zwar einen externen MOSFET, was die Schaltung aufwändiger macht, aber das IC geht auch für Spannungen zwischen 4,5V und 75V. Damit ist Luft für künftige Aufgaben. Der Baustein hat eine Unterspannungsabschaltung gegen Tiefentladung der Quelle, eine Überspannungsabschaltung für den Ausgang, wenn keine LED mehr da ist, und eine Stromüberwachung des MOSFETs für eine Überlastabschaltung. Klar, eine thermische Abschaltung ist auch noch vorhanden.

Das Layout habe ich diesmal nicht auf Miniaturisierung getrimmt. Es sollten vielmehr Flächen zur thermischen Kühlung der Komponenten vorhanden sein.

Das IC ist sehr flexibel. Ich habe mich für eine Boost-Schaltung entschieden.

Hier das Layout:

Nach einigen Woche kam ein Päckchen aus China mit meinen Leiterplatten und einer Siebdruckmaske für die Lötpaste.

Hier ist der StepUp3b bestückt. Ich habe mich nach langen Überlegen dafür entschieden, die dicke Spule zu bestücken. Die ursprüngliche Induktivität ging zwar auch, kostete aber 2% Effizienz und wurde entsprechend war. Die hier wird nur handwarm. Eine Herausforderung war das Löten der Diode V8P10. Die hat die Pads unter dem Gehäuse. Dafür hat mich das Datenblatt überzeugt.

Auf der Rückseite befindet sich der MOSFET und der LM3429. Diesen Teil habe ich per Reflow-Verfahren und mit Pastendruck bestückt. Aber dazu in einem anderen Artikel mehr.

Was bringt nun der StepUp3b? Auf der ganzen Platine wird lediglich der MOSFET ca. 50°C warm. alle anderen Komponenten sind handwarm oder kalt.

Ich habe hier einmal das Etha (Wirkungsgrad) für 0,5A constant am Ausgang (gemessene Spannung der Leuchtdiode, thermisch eingeschwungen 32,8V) ermittelt: 

 

Ich denke, die Werte können sich sehen lassen.

Unser neuer Offenstall benötigt in der dunklen Jahreszeit Licht. Da unser Stall eine 12V-Solaranlage hat, sind handelsübliche Strahler nicht geeignet, da in der Regel für 220V gebaut. Nach einiger Suche nach geeigneten Stromquelllen und Leuchtdioden bin ich nun fündig geworden. In die engere Auswahl kamen:

Hier die Bestellnummern vom Reichelt:

LED EL 25W NW (LED, MCS, 25W, 3220lm, 4000k zum Schnäppchenpreis von 7,35EUR) für den Außenbereich

L2C2 3080 1205 (Lumiled, COB, 21W, 2700lm, 3000k). Beide Cluster-LEDs brauchen eine Spannung von ca. 30..40V

 

Zuletzt war ich auf der Suche nach einem geeigneten Gehäuse. Dieses sollte folgende Kriterien erfüllen:

-günstig

-verstellbar

-als Kühlkörper arbeitend für die LED

-wasserdicht IP68

 

Durch Zufall fand ich die Woche auch hier etwas bei Reichelt: VT-5772, ein LED-Fluter mit 10W (220V) für 6,95.  Bingo!

Nachdem ich gestern die Leuchte bekommen habe, habe ich sie gleich aufgeschraubt, und die Elektronik und die Cluster-LED-Baugruppe entfernt.

Ganz interessant war, dass ein Modul verwendet wird, dass die 220V Wechselspannung in 100V Gleichspannung umwandelt. Die eigentliche Stromquelle scheint auf der LED-Platine (linear) realisiert zu sein. Die LED´s sind übrigens Cluster-LEDs die eine Brennspannung >16V haben und mutmaßlich in 3 Reihen  geschaltet sind.

 

Doch zurück zum Gehäuse: Das Gehäuse ist aus Aluminium. Ich habe die LED mit Arctic-Silver Wärmeleitkleber auf die gereingte und geschliffene Aluoberfläche der Gehäuserückwand geklebt. Dabei habe ich eine sehe dünne Klebung geachtet.

Das grün-weiße Kabel ist der Temperaturfühler.

Das Gehäuse ist sehr flach. Kleiner Wermutstropfen: meine Stromquelle passt nicht mit in das Lampengehäuse und muss draußen bleiben.

Wie schlägt sich nun das Gehäuse thermisch? Ich habe für das Gehäuse ein Rth von 2,7°C/W ermittelt. Damit komme ich auf ein Rth(j-Amb) von 3,22°C/W.

Damit kann ich locker die LED mit 17W ansteuern und habe bei 25°C eine Junction-Temperatur von rund 80°C. Das lässt auf ein langes Leben hoffen.

Als Stromquelle habe ich meine "Stepup3b" vorgesehen.

Die Mavic ist eigentlich eine ganz gute Film- und Fotodrohne. Wichtig bei so einem Gerät ist aber die Zuverlässigkeit. In der letzten Zeit ließ meine Mavic da zu wünschen übrig. Nach einigen Verbindungsabbrüchen von kurzer Dauer während des Fluges nahm die Fehlerhäufigkeit immer mehr zu, bis zu dem Tag, an dem ich gar keine Aufnahme mehr zu Stande brachte. Gleich nach dem Start zeigte das Smartphone einen Verbindungsabbruch. Die Mavic stand in zwei Metern höhe in der Luft und war nicht mehr steuerbar. Weder der Landebefehl noch die Knüppel wurden beachtet. In meiner Verzweiflung habe ich während des Fluges das Smartphone abgesteckt, wieder angesteckt und dann die App wieder neu geladen. Anschließend konnte ich meine Mavic wenigstens kontrolliert landen.

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