Nach dem Löten Rebel defekt

[Solarki]

Hallo

es war so schön, erst 2Stück auf eine Platine gelötet, prima Licht, dann noch 2 auf die Platine
gelötet, sehr viel mehr Licht und dann noch 2Stück hinzu.
Es sind alle 6Stück in Reihe geschaltet und und mit Konstantstrom 100mA angeschlossen.
Die Platine, siehe Bild, ist mit Durchkontaktierungen versehen die die Wärme ableiten.
Und dann passierte folgendes eine von den ersten 4 Stück fing anzu flackern und ging aus.
Die anderen leuchteten aber weiter, nach weiteren 10Sek fing die nächste an zu flackern und
hörte aber auch nicht mehr auf, wärend die andere nun auch flackerte

Ist es tatsächlich so das diese LED´s sehr wärmeempfindlich sind.

Eine weitere Prüfung mit einem Multimeter im Diodentest (Teststrom 1mA)
ergab. Neue Dioden zeigen einen kleinen Leuchtschimmer. Bei den eingelöteten
Dioden zeigte nur eine den Leuchtschimmer alle anderen blieben dunkel.

Das bedeutet sie sind beim Löten beschädigt worden.

Das Bild zeigt eine unbestückte Platine, die Bohrungen sind alle mit Zinn gefüllt.

Wie kann man die LED gefahrlos einlöten?

gruß
uwe

[Pehu]

Den Lötvorgang an der Led so kurz wie möglich halten.
Nach einem Lötvorgang eines Pins/Beins, erstmal abkühlen lassen, dann erst den zweiten Pin/Bein der Led vornehmen.

Bei den 3/5 mm tauche ich den Ledkopf in Wasser ein, während ich an den Beinen rumlöte.

Bei SMD-Leds oder Highpower Leds tue ich den Ledkörper mit Wassertropfen "tupfen", dann löte ich dran rum.
Die Wassertropfen dienen als Kühlung, immerhin etwas Kühlung als überhaupt gar keine.

[Scorpion]

mh also bei 3/5 mm ist mir die hizeempfindlcihketi ncoh gar nciht aufgefallen? ich schau zwar dass cih so schnell wie möglcih verlöte aber habe keine extra külung. diese wassertropfen bringen sogar recht viel da beim aggregatszustandswechsel von flüssig nach Gasförmig sehr viel energie gebraucht (und somit von de rLEd abgeführt wird ) erstmal muss sich der tropfen erhizen (und wasser hat einen verhältnismäßig hohen C-Wert) und beim "verdampfen" wird ncohmal wärme abgeführt 8ich denk mal noch dass der tropfen zum kochen kommt weil bei 100°C dürften die ELDs putt sien oder?)

[Ragnar Roeck]

Nein, denn beim empfohlenen Reflow-Löten kommt es kurzzeitig zu erheblich höheren Temperaturen (20-40 Sek auf 260°C). Ich vermute eher, dass die Kühlung trotz geringem Strom nicht ausgereicht hat und sie überhitzt sind.

[RPH]

Wenn ich mir die Platine so ansehe und das da 6 Rebels darauf sollen
und die Platine Durchkontaktiert ist und daher auch Doppelseitig ist
so ist mir absolut klar das hier die LEDs beim Löten zerstört werden.

Auf dieser kleinen Fläche mit faktisch keinen Unterbrechungen um die
Wärmeleitung abzubremsen (beim Handlöten) wird beim löten von den 6
Rebells auch praktisch 6x mal ein Reflow Vorgang für die ganze Platine getätigt.

Das tötet jede LED, zumal ein Handlötvorgang bei diesen Masseflächen
eine größere thermische Belastung als ein Reflow Vorgang darstellt.

Ich würde maximal eine Links und eine Rechts aufbringen und versuchen,
die Wärme in der Mitte der Platine mit einem Kupferstreifen abzuleiten,
damit die nicht zur anderen Rebel rüber kommt.

Wie gesagt, währe mein Vorschlag, kann natürlich jeder machen wie er will.

Mal ganz abgesehen davon, das dieses Layout dafür eigentlich ungeeignet ist.


MfG RPH


Ähhm, in Reihe ? Also in Serie geschalten ?
Ist mir dann aber irgendwie ganz neu das hier eine nach der anderen
Ausgehen kann, ist wohl eine Sonderschaltung mit Bypass Dioden ?

[Solarki]

Mit 2 LED´s das war kein Problem, die Platine wurde kaum warm.

Die Idee ist gut, einfach das Kupfer in einem ganz schmalen Streifen
zwischen den LED´s zu entfernen um die Lötwärme nicht auf die
schon vorhandenen LED zu übetragen.

Wie müßte die Platine den aussehen um den Anforderungen gerecht
zu werden?

Es ist wirklich eine Reihenschaltung ohne Zusatzdioden.
Die LED´s hatten einfach einen Kurzschluß.

[jm2_de]

Es ist wirklich eine Reihenschaltung ohne Zusatzdioden.
Die LED´s hatten einfach einen Kurzschluß.

Auf dem Bild sind sie aber parallel und nicht in Reihe,
ist das nicht das Bild der defekten Rebels ?

[Mirfaelltkeinerein]

Nee, die sind schon in Reihe. Die Anschlüsse sind beide auf der vom Chip abgewandten Seite, also bei der oberen LED oben und bei der unteren LED unten.
Ich könnte mir vorstellen, dass die LEDs während des Betriebs zu heiß werden. Die Durchkontaktierungen haben trotz allem einen recht großen Wärmewiderstand (auch wenn sie voll Lötzinn sind? Hmmm....). Ich glaube im Datenblatt wird eine Metallkern-Leiterplatte empfohlen.
Eine andere Möglichkeit wäre natürlich alle LEDs (neue ) auf einer Platine in Lotpaste zu setzen und alles gemeinsam auf einer Heizplatte heiß zu machen (als Lötofen-Ersatz). Damit macht man die nur einmal warm. Wie oft man die Rebels löten darf, weiß ich nicht. Steht das irgendwo im Datenblatt?

[Ragnar Roeck]

Die Angaben in Datenblättern beziehen sich auf einmaliges Löten, was ja auch der normale Zustand ist. Da wirst Du keine anderen Angaben erhalten können. Kein Hersteller möchte, dass Du sein Produkt mehrfach verwendest.

[Kotec1983]

also erstmal.. an die themperatur theorie beim löten glaub ich ja mal nich.. ich hab auf ner herdplatte gelötet.. ging sehr gut..
hier wurd grad geschrieben, dass du es auch auf ner heizplatte versuchen solltest, aber die leds mit wärmeleitkleber ankleben sollst.. davon rate ich ab.. eingene erfahrung.. das macht der kleber nich mit un löst sich, somit ich keine wärmeabführung mehr möglich, oder zumindest sehr schlecht.. bei den rebels ist ja extra auch ne fläche, gegenüber den anschlüssen für strom zur wärmeabführung.. die musst du auch verlöten, nich nur die für strom.. danach würd ich deine platine auf mindestends einen star kleben, mit wärmeleitkleber.. auch wenn du nur 100mA durchjagst.. ich hab eine rebel auf einem sternkühlkörpter.. betreibe die dann aber auch mit 700mA... da wird der schon gut warm.. und du hast ja 6 leds mit 100mA.. da entsteht auch schon gut wärme.. also wie gesagt.. leds auf deiner platine verlöten.. ich würds auf ner heizplatte(herdplatte) (vorsichtig und schnell)machen..vorher aber diekontacktflächen an den leds udn platine leicht verzinnen..(wärmekontacktfläche nicht vergessen) leds auflegen und dann auf die herdplatte damit.. die leds ziehen sich dank der oberflächenspannung der lötzinns super selber zurecht.... und das gaznze schnell wieder abkühlen.. auf aluplatte, oder kühlkörper legen.. wenns kalt ist mit wärmeleitkleber auf den stenkühlkörper oder so kleben und dann kannste sie betreiben.. aber wie gesagt, da ist vorsicht und feingefühl gefragt.. viel erfolg..

[luckylu1]

hört sich schon komisch an, eine überhitzung kann natürlich passieren, eventuell sollte man aber auch andere ursachen in betracht ziehen, zum beisiel eingeschlossene luftfeuchtigkeit, oder ein fehler in der treiberschaltung. beschreibe doch mal, wie du die genau angeschlossen und versorgt hast.

[Sailor]

Das Hauptproblem dürfte die mangelhafte Wärmeableitung durch diese Platine sein. Für 6 x 100 mA ist sie zu klein und die Durchkontaktierung durch Lötzinn ist auch nicht gerade ideal. So gut ist die Wärmeleitung von Lötzinn nun auch wieder nicht.

[luckylu1]

sailor, du hast recht! das ist der grund! 6 x 3V x 0,1A ~ 1,8W und tschüüüüüüüsssssss

[Sailor]

Die Wärmeeableitung mittels Kupfer ist wohl sehr gut. Allerdings wird dazu auch Material benötigt. Die extrem dünne Beschichtung der Platine in Verbindung mit "Lötzinn-Piplines" zur Rückseite der Platine reicht auch dann nicht aus, wenn die Kupferplatine der Rückseite mit einem Kühlkörper versehen wird.

Dazu die Wärmeleitwerte der gäöngigen Materialien noch mal zur Erinnerung (Werte in W/(m*K):

Kupfer: 401
Aluminium: 237
Zinn: 67
Blei: 35

Damit dürften gängige Lötzinn-Legierungen bestenfalls mit 50 bis 55 in die Rechnung eingehen. Bei der "Menge" des Lötzinns in den Bohrungen erfolgt praktisch kein Wärmetransport auf die Rückseite!

Um eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten müsste also die Platine in der Mitte ausgechnitten und eine Kupferplatte eingesetzt werden. Auf die Rückseite dieser Kuperplatte kann dann der eigentliche Kühlkörper gesetzt werden.

Alternativ könnte natürlich auch ein Kühlkörper so gefräst werden, dass er genau in den Ausschnitt der Platine passt. Damit werden die Übergangswiderstände and der Verbindungsstelle Kupferplatte/Kühlkörper vermieden.

[RPH]

Nur zur allgemeinen Info:

Eine normale Standart CU Beschichtung von Leiterplatten im Hobbybereich hat 35 µm.

Die Industrie verwendet CU stärken von 5 – 150µm oder mehr je nach der gewünschten Anwendung.

In Netzteilen und wenn HeatSink (Wärmeableitung) gefordert ist dann wird als erstes mal
schon bei der Konstruktion von mindestens 75 µm CU ausgegangen, nach der
Durchkontaktierung sind es dann so +- 100µm als grober Richtwert.

Auch Masselagen in Multilayer Platinen haben ca. diese Stärke, daher sind diese bzw.
an diesen Lagen angeschlossene Bauteil von Hand schwer zu löten, da alles andere
verbrennt und an der Lötstelle noch nichts fliesst. Aber mit dem richtigen Werkzeug geht es.

Durch Kontaktierungen aller Art werden nicht in die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit einbezogen,
da hier die CU Schicht wirklich nur wenige µm stark ist und nur elektrisch leiten soll.

Es ist also nicht so leicht eine Rebel so anzuschließen das auch ein guter Wärmetransport gegeben ist.
Die Idee von Sailor kommt dem Ideal wahrscheinlich schon recht nahe.

Also nicht verzagen und weiter löten und dabei gut kühlen. (Aber net mit de Finger!)

Gruß RPH

[Solarki]

Nun gibt es eine Temperaturmessung an dieser Platine.
bestückt mit 6 Rebel´s Strom 350mA Spannung an den
6 LED´s 17,8V = 6,2W abzüglich Lichtleistung.
Temperatur gemessen nach 30Min.
Platine 41Grd
Kühlschiene 31Grd

Wenn man jetzt rechnet 41-31 = 10 : 6 = 1,7Grd pro Watt.
Das abgestrahlte Licht ist da noch nicht enthalten,
der Wert verbessert sich noch.
6W:6Stück ergibt 1W pro LED
Der Wärmewiderstand beträgt laut Datenblatt 10Grd pro Watt
Das ergibt dann eine Sperrschichtemperatur von 41+10 = 51Grd
Das ist doch nicht schlecht.

Nur leider sind die LED´S beim Löten beschädigt worden.
Es macht sich bemerkbar
bei If 10mA leuchtet nur eine Led
bei 100mA 3 Stück
bei 300mA 5 Stück
bei 350mA alle 6Stück

[RPH]

Da die LEDs beim löten schon stark beschädigt wurden können die natürlich nicht
mehr so warm werden, da die keine Leistung mehr bringen weil der Ri wesentlich
höher ist als im Ursprünglichen Zustand.

Ich arbeite gerade an einem Messgerät um die Lichteistung der LEDs zu vermessen,
wenn Du willst möchte ich diese Platine mit den beschädigten LEDs gerne mal testen.

Ist nicht eilig, die sind eh Kaputt und ich bin froh wenn ich ein paar defekte bekomme.
Auch evtl. andere, welche schon geschlachtet sind, jedes Prüfobjekt ist mir willkommen.

MfG RPH

PS: Frage, was sind das für Temperaturfühler ? Sind das Dioden ?

[Mirfaelltkeinerein]

Da die LEDs beim löten schon stark beschädigt wurden können die natürlich nicht
mehr so warm werden, da die keine Leistung mehr bringen weil der Ri wesentlich
höher ist als im Ursprünglichen Zustand.

Diese Argumentation ist falsch. Schließlich werden die LEDs hier mit einem konstanten STROM betrieben. Und da Leistung P=R*I^2 ist, STEIGT die Verlustleistung proportional zum Innenwiderstand bei gleichem Strom AN. Dadurch werden die LEDs sogar WÄRMER als vorher.
Der Innenwiderstand kann aber auch sinken, wenn die Sperrschicht durch zu hohe Temperatur Schaden nimmt. Dann wäre die restliche Argumentation richtig. Allerdings erscheinen mir die gemessenen Werte plausibel.

[Solarki]

Das eine neue Frage gelöscht wird finde ich komisch, aber na gut.

Es sollte mal jemand 1mA durch die LED schicken und mal prüfen ob sie leuchtet.
nachdem sie eingelötet ist.

Die LED´s müssen die Wärme produzieren den I*U = P 0,35A * 17,8V = 6,23W
und 17,8V : 6 = 2,97V pro Diode

Die Fühler sind Thermoelemente, die an zwei Multimeter UNITEST HEXAGON 720
gehen im TempMeßbereich.

Die Platine kann ich abgeben, die Led´s sind hin und ein Ablöten zerstört sie
vollens.

[Synthy82]

Die Frage wurde nicht gelöscht, sondern du hast sie versehentlich in einem neuen Thread platziert!
Merke: Wenn du einen Titel eingeben musst, hast du etwas falsch gemacht!

[Sailor]

Hier ist Deine vermisste Frage:

Verfasst am: Di, 04.09.07, 23:15 Titel: Kann jemand mal prüfen.

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Ob eingelötete Rebels mit 1mA Strom noch leuchten?
Ich meine vor dem Einlöten taten meine das.

Bei 6 Stück in Reihe geschalteten LED´s
bei 10mA leuchtet nur eine LED
bei 100mA leuchten 3 Stück
bei 300mA leuchten 5 Stück
bei 350mA leuchten alle 6 Stück

Ich habe sie aus dem neuen Trööt herauskopiert. Dort hatte ich lediglich weitere Antworten gesperrt, weil die Frage dort ohne jeden Zusammenhang stand. Ich gehe davon aus, dass es auch in Deinem Sinne ist, wenn das Thema nicht zerrissen wird.

Jetzt lösche ich diesen wohl ungewollten neuen Trööt.

[RPH]

Hallo Solarki,

danke für die Bereitschaft mir die defekten LEDs zur Verfügung zur stellen.
Leider habe ich keine Rebels da sonst hätte ich Dir das mit dem 1mA schon
längst ausgemessen und mitgeteilt.

Zur Stromversorgung noch eine Frage: Verwendest Du eine echte Konstantstromquelle
oder begrenzt Du den Strom nur durch einen Widerstand ?

Was ist das für eine Bezeichnung von dem Thermoelement, das ist sehr schön klein !

Mirfaelltkeinerein: Im Prinzip hast Du Recht, aber wenn Deine Stromquelle nicht über
die Notwendige Spannung im Hintergrund verfügt kann die ab einem gewissen Widerstand
den gewünschten Konstantstrom nicht mehr aufbringen !
Davon bin ich eigentlich ausgegangen, aber es gibt oft mehrere Möglichkeit
Wenn eine LED halb Kaputt ist ändert sich auch Ihr Verhalten, die wird dann eher
zu einem Widerstand als zu einer LED Kennlinie.

MfG RPH

[Mirfaelltkeinerein]

@RPH: Mit der KSQ hast du wohl recht. Wenn sie die Spannung nicht mehr weiter erhöhen kann für einen bestimmten Strom, sinkt eben der Strom. Aber Solarki hatte eine Tabelle mit verschiedenen Strömen angegeben (10mA, 100mA, 300mA, 350mA), deshalb habe ich einfach darauf vertraut, dass er Ströme messen kann und das auch getan hat. Aber es war ja auch schon spät am Abend...

[Solarki]

Die LED´s sind mit Konstantstrom betrieben worden.
mit einem NIMH Batterieladegerät EMK 30V.
Das Amperemeter ist 4,5 stellig.

[luckylu1]

mmm, ich hab gestern meine erste deckenlampe kreiert und 2 K2 und drei dragons verwendet.
die leds wurden auf ein 0,2mm cu blech mit flamme gelötet, die rote dragon war sehr widerspenstig, die musste ich
4 x wieder runter nehmen, das waren also insgesamt 9 !!! lötungen
die 2 K2 parallel und die drei dragon auch parallel, die beiden gruppen sind in reihe geschaltet.
und jetzt kommt´s bei meinem ersten test, hab ich mich mit dem widerstand vergriffen, statt 14ohm nahm ich 1,4ohm,
damit bekamen die leds (die weisse dragon hat nicht mitgeleuchtet), dann etwa (12V - 4,2V - 3V) : 1,4ohm = ~3,4A
das sind pro led kurzfristig 1,7A und das 4 x für ca. 50ms (war schön hell *g*). zu meiner entschuldigung, ich hatte besuch und war etwas abgelenkt.^^
keine der leds hat einen schaden genommen, daraus und aus den ganzen anderen erfahrungen, folgere ich, dass nur
eine übertemperatur oder sehr hoher strom über mehr als eine sinushalbwelle der netzspannung, die leds gefährdet,
P4 sind da deutlich empfindlicher.

der aufbau ist folgendermassen:
sandwich bauweise, 4mm alu platte, 8,5cm durchmesser (ca.72cm²), darauf 0,5mm epox-leiterplatte, vollflächig mit
wärmeleitpaste versehen. die leds sind auf ca. 2cm², 0,2mm cu-blech gelötet, dieses ist auf der leiterplatte mit schrauben, die auch die platine mit halten, ebenfalls mit wärmeleitpaste montiert. die schrauben wurden isoliert, das war notwendig, da die led unterseite nicht potentialfrei ist. der wärmeübergang besteht nur durch das platinenmaterial, welches in 5 segmente aufgeteilt wurde.

das netzteil ist eine konstantstromquelle, diese wird direkt am netz betrieben und bringt etwa 750mA, so das
jede K2 375mA und jede dragon 250mA erhält. beim test stellte ich fest, das sich die aluplatte langsam aufheizt, nach 10min brach ich bei einer temperatur von etwa 50°C ab.
eine kurze überschlagsrechnung ergab, das die kühlfläche für ledbetrieb und ca. 4,5W wärmeleistung mit einem
wärmewiderstand von etwa 15°/W zu klein ist. daraus folgt, das bei entsprechend grosser oberfläche der wärmedurchgang durch das platinenmaterial durchaus ausreicht, allerdings muss der kühlkörper schon etwas reichlicher dimensioniert werden.