Kretskort för 7st SSC P4 LED, med optik 6°

[blueint]

Brukar sådana här högeffekt dioder ha anod eller katod kopplad till värmeöveringsytorna..?

Blev också nyfiken på om kostnaden nått kostnadsbrytpunkten gentemot vanlig glödlampa..

Spänning: 7 st dioder med Vf = 3,2 V = 22,4 V
Ström: 1 A
Effekt: 22,4 V * 1 A = 22,4 W
Kostnad: 5,12 USD/st * 8,16 SEK/USD * 7 st * 1,25 moms = 365,56 SEK (+frakt+kretskort +nätdel?)
Ljusstyrka: 250 lm * 7 st = 1750 lm
Livslängd: 20000 timmar ?

Driftskostnad: 365.56 / 20000 + (22.4*3600) / (1000*3600) * 0.80 SEK/kWh = 0,03620 SEK / h

Fiktiv 127W E27 glödlampa:
Ljusstyrka: 1750 lm
Livslängd: 2000 timmar ?
Kostnad: 7,50 SEK
Driftskostnad: 7.50 / 2000 + (127*3600) / (1000*3600) * 0.80 SEK/kWh = 0,1051 SEK / h

66% billigare med LED?

Vanlig 100W E27 glödlampa:
Ljusstyrka: 1380 lm
Livslängd: 2000 timmar ?
Kostnad: 7,50 SEK
Driftskostnad: 7.50 / 2000 + (100*3600) / (1000*3600) * 0.80 SEK/kWh = 0,08375 SEK / h

56% billigare med LED?

Vanlig 60W E27 glödlampa:
Ljusstyrka: 730 lm
Livslängd: 2000 timmar ?
Kostnad: 5,00 SEK
Driftskostnad: 5.00 / 2000 + (60*3600) / (1000*3600) * 0.80 SEK/kWh = 0,0505 SEK / h

29 % billigare med LED?

Nu saknas bara lämpligt DC nät att försörja LED armaturerna med

[limpan4all]

Jo dom tål ju 1A men inte den termiska lösningen om man inte kör cirkulerade freon eller liknande...
25*25mm kan kyla bort 1W men här har han ju ca 3W per diod men bara runt 200mm2 i yta per styck relativt 625mm2 per W sen så ligger det ju gröntryck vilket minskar kapaciteten hos den bortkylningsbara ytan ännu mera.
Ett antal 0,3 mm eller hellre pläterade 0,1mm hål i en obruten kopparyta skulle leda värmen rätt bra till undersidan, termopastan torde vara minst 10ggr sämre värmeledare än kopparen på väggen i ett viahål så att fylla viahål med termopasta är väl rätt meningslöst (även att lodfylla viahål är så gott som meningslös termiskt sett).

Är det någon som sett några siffror på den termiska ledningsförmågan hos viahål?

Det finns isolerade vilket är bäst eller så har dom Anod till värmeöverföringsytan.

[Meduza]

blueint:
Seoul har alltid kört med Anod på slugen på sina lysdioder, Lumileds har i huvudsak haft Katoden kopplad till slug.

limpan4all: och lita att kopparen skulle kyla bort den värmen fungerar ju bara sålänge den är i öppen luft,
sätter man den i ett trångt aluhus med stillastående luft så kommer kopparen att kyla rent ut sagt skitdåligt utan luftcirkulation att tala om.

fylla med kylpasta är naturligtvis helt verkningslöst, man limmar med termiskt lim eller löder den under lysdioden direkt mot kopparen
och gör detsamma mot en massiv aluminiumplatta i kontakt med huset som man sätter bakom kretskortet och därmed leder värmen till.

Viahål kan leda betydligt mer värme än man tror, orkar inte leta upp tråden men Wayne (dat2zip) på CPF har simulerat och testat detta...
det resulterade i bland annat dessa: http://theledguy.chainreactionweb.com/p ... cts_id=914
Här valde man dock att köra med silver i viahålen för optimal värmeöverföring.

Det hade dock varit bättre som jag skrev förut att borra eller fräsa hål i kretskortet och montera lysdioderna direkt mot en aluplatta bakom kortet
och hoppa över viorna som bara blir en extra termisk koppling som försämrar värmeavledningen.

[blueint]

Så ett kretskort med hål för genomföring av LED. Samt separerade kopparplattor på baksidan är optimalt?, Hur varmt blir det egentligen?, skulle t.ex. damm påverka avkylningen nämnvärt eller utgöra brandfara?

[Meduza]

Hur varmt det blir beror på hur bra du kyler

Om man kyler på ett sätt så att man inte riskerar lysdiodernas livslängd så måste chippet ligga under 90 graders temperatur, och med en termisk resistans på ~8 grader per watt die-slug (orkar inte läsa datablad nu på kvällen utan tar det från minnet, kan vara fel) och en värmeutveckling på 4W så måste slugen hållas under 60 grader, vilket i sin tur betyder att kylplattan måste iaf vara under 50 grader, så nej om dom kyls vettigt finns det ingen brandrisk.

Och anledningen att det är bäst att sätta lysdioderna direkt mot kylflänsen är naturligtvis att minska antalet termiska kopplingar.

Om man limmar lysdioderna med ickekonduktivt termiskt epoxy (typ Artic Silver Adhesive) och trycker ner lysdioden ordentligt för att minska avståndet mellan metall-metall, brukar man ändå i dom flesta fallen få en icke ledande koppling men som fortfarande har bra värmeledningsegenskaper.

På detta sätt behöver man inte ha separerade kylflänsar utan kan ha en massiv vilket naturligtvis är bättre ur värmeledningssynpunkt!

Vill man vara säker kan man lägga en tunn tunn remsa (<0.1mm bred) av icke ledande material, tex vissa riktigt tunna tejper, dvs <0,05mm tjocka,
och sen lägga på epoxyt och trycka ner lysdioden mot tejpen, då kan den inte komma i kontakt med underlaget men hamnar tillrärkligt nära ändå, dock rätt pilligt...

[Tripp]

Nu har jag ritat ett hus för kortet, samt börjat svarva.

Om man kör kortet på 700mA så lyser det nästan lika mycket.
Vet någon hur många lumen det blir vid 700mA, och hur mycket kallare det blir?

Optiken är köpt på ELFA.

Jag kan beställa fler kort, nästa omgång jag beställer kort, hur många är intresserade?
Priset var sist jag beställde ca 80kr + frakt / kort.

Man kanske kan ha den som ficklampa, dyklampa, Endurolampa, pannlampa?

[blueint]

Om jag får önska så blir det nog en version med 3 st lysdioder vilket skulle ersätta en ordinarie 60W glödlampa effekt och prismässigt.

Priset per timme för en 3xLED per timme:
(5.12*8.16*3+80) / 20000 + (22.4*3600) / (1000*3600) * 0.80 = 0.0281 SEK/h

(60W glödlampa ger 0.0505 SEK / h)

Anskaffningskostnaden blir då 205 kr, fast det kanske går att göra billigare kretskort?
Å andra sidan kanske man kan ordna något sockelsystem.

[limpan4all]

Jag måste backa lite på mitt tidigare påstående om att det absolut inte skulle fungera termiskt.
Det gör det nog, nästan...
Jag har letat formler på viahåls termiska ledningsförmåga, och hittat samt räknat.
Följande är vad jag kommit fram till.

Om jag antar följande 0,5mm viahål med 17,5um plätering i ett 1,6mm laminat.
Då ger varje viahål en termisk resistans på 158,7 grader/W med det är ju 17st då blir den totala termiska resistansen 9,33 grader/W tillsammans med lysdiodens RJ-B på 8,5 så blir det ju bara 17,83 grader/W. 3,75V vid 1A ger 3,75W då måste AL kroppen vara vid max 23,1375 grader C för att Tjmax<90 grader nu finns det mera förluster t.ex mellan slug och viahål samt mellan kort och AL kroppen samt mellan AL kroppen och omgivningen.
Så det funkar inte.

Om vi istället ansätter 350mA så blir förlusteffekten bara runt 1,13W dvs Tj blir bara runt Ta+21 grader dvs om allt är optimalt runt 41 grader varm.

Men det finns en verklighet också, dvs vad kan vi kyla bort med den föreslagna lösningen.

Mantelytan är ca 8550mm2 (lite större i verkligheten pga flänsningen nedtill).
Lite snabba kollar på tidigare jobb ger ungefär 6 grader/W i termisk resistans för AL-kroppen.
Om nu AL kroppen skall hantera 7*1,13W så blir dess D-temperatur 47 grader lite förenklat vid undersidan på kretskortet.
Det skulle innebära att Tj totalt skulle hamna på 88 grader vid 20 grader i omgivningstemp (20+47+21).

Men den är specad till Tj max 145 grader vid If<700mA så den tål det och antagligen lite till, men det påverkar livslängden.

Men verkligheten är nog inte så bra pga 2 termiska övergångar som vi inte vet hur bra dom är.
Så 350mA får nog anses som maxström med den AL-kroppen annat än för mycket korta stunder, typ några minuter.
Men den blir totalt sett rätt häftig och bra varm att hålla i...

[limpan4all]

Rätt kul faktiskt, jag mindes ett sample jag fick från min legotillverkare i höstas med medskicket "gör något kul med dessa".
20st vita, 8st blå samt några 230VAC vita Z-Power LED-ar har jag att leka med.
Så jag måste nog slänga ihop en layout...

[limpan4all]

Nu tänkte jag sno din tråd lite.
Jag funderade en del på en egen layout.
Byggde lite 3D modeller av SSC Z dioder.
Sen satt jag och CADade lite, gjorde en Excel kalkyl för viahål som kylning mm.
Visserligen ligger det bara på projektstadiet ännu men P&P filen samt pastaplåten är på gång (följde med annat), vi får se om jag gör kort också.
115 viahål under varje lysdiod 0,3mm hål, med vanligt 35um 1,6 laminat så hamnar man på 1,26 grader C/W.
Om man byter till 35um 0,5mm laminat så blir det 0,39 grader C/W.

Kortet är 39,20mm i diameter och det är konstruerat för att skruvas fast med 9st MCS M2,5 spårskruvar i en AL klump som jag fortfarande funderar på.

Diverse bilder på kortet, taget ur 3D visualiseringsfunktionen i Cadint PCB i olika vyer med olika lager visade.

[Meduza]

Har du tänkt dig nån optik till det där? och i så fall vilken? samma som trådskaparen?

eller är den tänkt som ersättare till en rundstrålande glödlampsarmatur?

[limpan4all]

Samma optik som trådskaparen.
För 6 graders strålvinkel 75-211-23
För 25 graders strålvinkel 75-211-56
(jag gillar verkligen den nya ELFA länkfunktionen)

Lite dyrt från ELFA men om det blir många man behöver kan man ju köpa direkt från tillverkaren (min 100st dock á £4,75/st).
Jag har slängt iväg dom för MK produktion, kommer väl om någon vecka.

[blueint]

Vore det inte bättre med genomgående hål för kylningen?

Är ledningsbanorna korrekta annars, fick inte kläm på dom. Kanske missuppfattat pcb'n

[limpan4all]

Om du ser den andra och den näst sista bilden så ser du 115 st 0,3mm pläterade viahål under varje "heat Slug".
Ingen kylning kan och kommer att ske uppåt utan allt måste bort från undersidan på mönsterkortet som skall skruvas fast i ett AL stycke med termiskt ledande/elektrisk isolering emellan kort och AL.

Ledningsmönstret för kopparn syns tydligast på den sista bilden, alla lysdioderna i serie.
Ledningarna till det går ut 5,08 från kortcentrum i 30 resp 210 grader för + och -.
Drivelektroniken kommer på ett separat kort.
Funderar på en LM3410 switchregulatorlösning som har PWM från en MEGA168 (då måste jag lära mig programmera också... blir nog BASCOM) matat via en LiPo 18650 2400mAh acc.
Blir väl som mest 15 minuter drifttid med fullt ljus.

[blueint]

Borde finnas färdiga switch chip så att man slipper programmera sådant iaf.