4-Chip LED's nach kurzer Zeit kaputt

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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Dark-Noir
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Mi, 30.11.11, 17:29

Hallo,

ich habe die Tachobeleuchtung meines Autos auf LED umgerüstet, und zwar mit 4-Chip LED's (Link unten) dazu 120 Ohm / 2 W Widerständen. Anfangs war alles Super aber nach ca. 3 Wochen und 5 Betriebsstunden hat die erste angefangen zu Blinken, bis sie ganz aus war, danach die 2. und so weiter. Ich weiß nicht wo mein Fehler ist, da die 120 Ohm Widerstände eigentlich locker reichen sollten um die ca. 14.5 V bei laufendem Motor zu tilgen.

Daten der LED:

4 Chip-LED
Nennstrom 100mA
Durchlassspannung (typ.) 3,7V
Leuchtfarbe weiß
Farbtemperatur 6000-10000K
Helligkeit 13000mcd
Öffnungswinkel ca. 80°

Weiß wer Rat,fahre momentan ohne Tachobeleuchtung :(

Gruß Björn

Ich habe den Link entfernt und die Daten der LED eingefügt, Gruß Sailor. (Dient hier auch dem Schutz des Händlers und von uns)
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Achim H
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Mi, 30.11.11, 17:58

Willkommen im Forum.
Ich weiß nicht wo mein Fehler ist, da die 120 Ohm Widerstände eigentlich locker reichen sollten um die ca. 14.5 V bei laufendem Motor zu tilgen.
Wo der Fehler genau lag, wird man wohl kaum heraus bekommen. Bilder könnten eventuell weiterhelfen. Wie wurden die Leds verdrahtet? Eine Möglichkeit könnte sein, dass die Leds aufgrund von jeweils einem Drittel Watt Leistung (ungefähr) nicht genügend Frischluft bekamen und quasi totgekocht wurden.
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unoptanium
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Mi, 30.11.11, 20:35

Nabend.

Ja so schauts aus. 5mm LEDs sind ja schon recht emfindlich...
Also dicht an dicht gereiht werden die schon etwas warm und durch den gigantischen
Wärmewiderstand von bis zu 185K/W vom Chip nach außen ist es drinnen heiß.

Und jetzt stopft jemand 4 Chips in ein Gehäuse und erhöht dann noch den Nennstrom
um 25% pro Chip? Das kann ja kaum gut gehen.
Das Blinken weist auf zerstörte Verbindungen des Bonddrahtes hin.
Der wird mit Ultraschall verschweißt und kann durch Materialspannungen bei starker
Erwärmung auch an der Verbindung brechen.

Ich habe einmal den Begriff "Power supply from hell" gelesen im Zusammenhang
mit dem kfz Boardnetz. Von -100 bis +100V kann da alles mal kurzzeitig auftreten,
also um Himmels Willen große Reserven einplanen.
Und auch immer 3 LEDs in Reihe, ist sonst auch Stromverschwendung...

SMD LEDs z.B. 5050 3 Chip LEDs sind fast genauso hell und wesentlich unempfindlicher.
Schau Dich mal hier im Shop um, nimm einen anderen LED Typ.
Und gerade bei so wenigen LEDs, wo man später auch schwer rankommt:
Nimm was vernünftiges und lieber eins, zwei mehr mit weniger Strom betreiben.

Übrigens: Wo stecken denn die Vorwiderstände?
Wenn diese zu dicht hinter den LEDs angebracht sind, erwärmen sie die LEDs zusätzlich.


Gruß, unoptanium
Dark-Noir
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Mi, 30.11.11, 21:08

Es sind 3 LED's im Tacho, die Widerstände sind Direkt hinter die LED's gelötet, Anfänger Fehler, sonst sind die LED's weit auseinander. Gibt es eine Möglichkeit sie zu kühlen ? Mehrere kleine LED's will ich nicht verbauen weil ich kein platz dafür habe im Tacho so habe ich die Original Fassung für die Glühbirnen benutzt.

Bild der LED im Anhang
Dateianhänge
MD000376.jpg
ustoni
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Mi, 30.11.11, 21:54

Wieviele LEDs hast Du denn eingebaut? Bei 14,4 V Bordspannung ist es sinnvoller je 3 LEDs in Reihe zu schalten. Ich kann diese LEDs empfehlen:

http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... GS-K1.html

Zur Berechnung des Vorwiderstandes gehst Du (sicherheitshalber) von 3 V je LED aus. Bei 3 LEDs sind das dann 9 V, verbleiben also 5,4 V für den Widerstand.
R = 5,4 V / 50 mA = 108 Ohm. Nächster Widerstand: 120 Ohm, was einen Strom von maximal 45 mA ergibt. Für die Belastbarkeit des Widerstandes ergeben sich 0,243 W, ein 1/2 W Widerstand ist also völlig ausreichend.

Nach dem gleichen Prinzip habe ich bei mir 6 dieser LEDs als Innenraumbeleuchtung verwendet. Das läuft seit inzwischen mehr als 6 Monaten einwandfrei. Abends kann man bei dem Licht problemlos lesen.

Als Tachobeleuchtung könnte das sogar schon zu hell werden, in dem Fall gehst Du mit dem Strom auf 20 mA runter.
Dark-Noir
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Mi, 30.11.11, 22:36

Wie gesagt habe die original Fassungen benutzt und auch die Original Schaltung die auf der Platine des Tachos drauf geschweißt ist. Es sind 3 Led's eine für Drehzahlmesser, Geschwindigkeitsmesser und Tank/Kühlmitteltemperatur. Die Ausleuchtung war echt sehr gut, brauche ein weg sie zu kühlen, aber was mich wundert das der Heißkleber zum halten der LED nicht geschmolzen ist.

Gruß Björn
ustoni
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Mi, 30.11.11, 23:00

Bei Deiner Lösung muss eine Leistung von mehr als 1,2 W abgeführt werden. Das wird Dir auf so kleinem Raum nicht gelingen.

Nimm stattdessen die vorgeschlagenen Nichia-LEDs, die haben einen extrem guten Wirkungsgrad und liefern schon bei deutlich geringeren Strömen und damit auch Leistungen mehr als ausreichend Licht.

Wenn eine Reihenschaltung nicht möglich ist, verwende statt der Widerstände diese KSQ:

http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -30mA.html

Die KSQ muss dann natürlich in die Zuleitung zu den Fassungen geschaltet werden.
Dark-Noir
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Mi, 30.11.11, 23:22

Also brauche ich:

3x http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -50mA.html
anstatt der Widerstände ?

und

3x http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... GS-K1.html
als LED ?

Wie gesagt die 4-Chip LED's die ich hatte waren genau richtig von der Helligkeit und Abstrahlwinkel, habe leider auch kein platz um mehr LED's einzubauen.

Ich habe noch 3 Reserve LED's von den 4-Chip LED's wenn ich da diese Micro-Konstantstromquelle oder :

http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... uelle.html

Vor klemme anstatt des Wiederstandes wäre die Wärmeentwicklung dann kleiner bzw. Lebenszeit höher ?

Gruß Björn
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Sailor
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Do, 01.12.11, 03:55

Die getaktete Konstantstromquelle stellt den Strom sicher auf 100 mA ein, was in Deiner Widerstandsschaltung nicht der Fall ist. Von daher wirst Du einige Grad sparen, wenn die Flussspannung Deiner LED kleiner ist als die angegeben typischen 3,7 Volt. Außerdem wirst Du einige Grad sparen, weildie KSQ Unsauberheiten des KFZ-Bordnetzes sehr gut ausgleicht, was ich aus eigener Erfahrung aus dem Einsatz von mehr als 20 dieser KSQ in solchen Netzen weiß.

Die wirkt zwar lebensverlängernd, hat aber keinen Einfluss auf die anderen Nachteile Deiner Schaltung. Deshalb gehe ich davon aus, dass die Lebenszeitverlängerung nicht so lang ist, dass sich die Investition in diesem System lohnt.

Die LED ist mit 13.000 mcd bei 100 mA angegeben. Durch die Wärmeentwicklung verliert sie 10 bis 20 % ihrer Leuchtkraft, so dass tatsächlich mit etwa 11.000 mcd gerechnet werden kann, Toleranzen mal außen vor. Das entspricht einem Lichtstrom von 16 Lumen (Der Lichtstrom ist ein Maß für die gesamte von einer Strahlungsquelle ausgesandten sichtbaren Strahlung und ist daher der Wert, der Helligkeit der LED charakterisiert.

Mit diesen 16 Lumen ist die LED nicht sehr effizient, d.h. sie verbraucht recht wenig der eingesetzten Energie für die Lichterzeugung und mehr für die Wärmeerzeugung.

Der Wirkungsgrad der LED ist bei den angegebenen 13.000 mcd (19 Lumen) bei 0,37 Watt (3,7 V x 0,1 A) 51 Lumen pro Watt, unter den Einsatzbedingungen eher unter 43 Lumen pro Watt.

SMD-LED von Nichia schafft 15 Lumen bei einem Verbrauch von 0,12 Watt (3 Volt x 0,04 A), ihr Wirkungsgrad ist so betrieben rund 3 x so hoch und damit ihre Wärmeentwicklung entscheidend geringer.

2 von denen passen locker nebeneinander auf Deinen Lampenkopf, und kommen in Reihe geschaltet bei etwa 30 mA auf die Helligkeit der derzeitigen LED. Durch den geringeren Strom und die geringere Spannung über dem Widerstand wird auch dieser nicht mehr so heiß. Die Effizienz der Schaltrung wird weiter erhöht.

Da der Strom weit vom erlaubten Dauerstrom der LED entfernt ist, geht die Ausfallwahrscheinlichkeit gegen Null.

Außerdem umgehst Du mit dieser LED das Problem der derzeitigen ungeschützten Parallelschaltung von LED´s hinter einem Zentralwiderstand und das Problem der unzureichenden Kühlung.

Der derzeit eingesetzten LED hast Du durch den Einbau jede Möglichkeit genommen, ihre Wärme loszuwerden. Diese Möglichkeit hat sie wirksam nur über die Beinchen. Schon mit weniger als 100 mA musste ich bei vergleichbaren LED´s Kühlkörper aus Kupferspiralen an die Beinchen löten, um eine ausreichende LED-Temperatur sicherzustellen (siehe z.B. viewtopic.php?f=31&t=1655&start=0).
ustoni
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Do, 01.12.11, 06:06

Noch eine Ergänzung zu Sailors ausführlicher Erklärung:

Die vorgeschlagenen SMD-LEDs haben einen Nachteil: durch ihre Dicke von nur 0,52 mm sind sie mechanisch sehr empfindlich und zerbrechen sehr leicht. Deshalb würde ich von diesen LEDs abraten. Ich habe diese LEDs selber schon verwendet. Selbst beim Einlöten auf Platinen muss man höllisch aufpassen.

Die Nichia 5 mm LEDs (siehe oberen Post) haben eine Effizienz von 125 lm/W bei 50 mA. Bei einer Bestromung mit 30 mA dürfte sie sogar etwas höher liegen. Damit kommst Du bei 30 mA immer noch locker auf 12 Lumen. Den Unterschied zwischen 12 Lumen und 16 Lumen wirst Du nur im direkten Vergleich wahrnehmen.

Die LED verbraucht dabei nur knapp 0,1 W, die Konstantstromquelle etwa 0,33 W. Wärmeprobleme dürften dabei nicht mehr auftreten.

Wie oben schon erwähnt habe ich meine alte Innenraumbeleuchtung (10 W Glühbirne) durch 6 dieser LED (0,9 W LED Leistung) ersetzt und habe jetzt eine mehr als doppelt so helle Innenraumbeleuchtung.
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Sailor
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Do, 01.12.11, 08:07

Das Problem mit der Zerbrechlichkeit der LED´s habe ich bei einer Anwendung so gelöst, dass ich zunächst eine Pertinax (Hartpapier-Platte) wie sie bei den Platinen verwendet wird auf Maß geschnitten und gefeilt habe.

Danach wurden die Löcher für die Anschlussdrähte der LED gebohrt und zwar genau in dem Abstand, der der Breite der LED entspricht. Die LED mit 2-Komponenten-Kleber (Uhu Schnellfest) genau zwischen die Bohrungen geklebt. Dazu hatte ich die gesamte Oberfläche der Platine gleichmäßig mit dem Kleber versehen und in die Bohrungen massive Kupferdrahtstücke gesteckt und die LED´s mit der Pinzette genau zwischen den Drahtstücken positioniert.

Sofort die Drahtstücke wieder heraus, sie sollen nicht ankleben (ob es funktioniert, wenn gleich die Anschlussdrähte mit eingeklebt werden, weiß ich nicht). Nach dem Aushärten die Anschlusskabel vun unten durchstecken und verlöten. Wenn die Bohrungen dicht genug an der LED sind bzw. noch leicht unter der LED reichen,geht das Verlöten sehr gut. Auch die Brücke für die Reihenschaltung (das waren 3er und 7er Reihen).

Diese Brücken habe ich etwas länger gelassen mit dem Hintergedanken, dass der Kupferdraht etwas zur Wärmeableitung beiträgt und dass die LED´s sich nicht gegeneinander über diesen Anschluss aufwärmen.

Auf die asymetrische Fassung einer KFZ-Birne geklebt, werden die LED´s bei 50 mA fast nicht merkbar warm.

Man sollte von jeder Kleinigkeit Fotos machen, irgendwann kann man sie gebrauchen ... :oops:


Einfacher geht es natürlich mit den 5 mm LED´s nach ustonis Vorschlag.
ustoni
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Do, 01.12.11, 08:45

@ Sailor:

Ich gebe Dir natürlich recht, dass diese SMD-LEDs schon aufgrund der Baugröße die Ideallösung wären. Man sollte sie aber wirklich nur verwenden, wenn man die entsprechende Erfahrung und Ausrüstung hat; mit 0,99 € sind die LEDs ja nicht gerade billig. Wenn man sich das erstemal daran versucht, sollte man schon 2-3 LEDs zum "Verbraten" einplanen.
Hat man den Bogen einmal raus, ist das Verarbeiten kein Problem mehr.

Die Idee mit dem Kleben auf Pertinax ist nicht schlecht, aber nicht die Ideallösung. Die eigentlichen Anschlüsse liegen auf der Unterseite der LED. Einfacher und sicherer ist es, auch hierbei mit selbstklebender Kupferfolie zu arbeiten. Die Kupferfolie sorgt dabei gleichzeitig für eine gute Wärmeableitung. Wie das Ganze damit funktioniert, habe ich hier beschrieben:

viewtopic.php?f=31&t=12920

Bezogen auf das aktuelle Problem könnte man eine Pertinaxplatte passend zurechtsägen/-feilen und die Kupferfolie um den Rand der Pertinaxplatte legen. Nach Verlöten der LEDs lassen sich dann die Anschlussdrähte auf die Unterseite löten.
Aber wie gesagt: nur wenn man sich so etwas zutraut oder lernen will.
Dark-Noir
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Do, 01.12.11, 17:25

Ok,

Danke für eure Hilfe, ich werde mir jetzt 6 von den Nichia Power LED's 5mm hohlen (für jedes Originalloch 2) aber wie viele Konstantstromquelle brauche ich ? Und hat wer noch eine Schaltplan wie ich sie dann an die Konstantstromquelle anschließen muss, also in Reihe oder Parallel ?

Das mit den SMD's ist mir zu fummelig bzw. habe ich noch nie gemacht, da ich generell noch nicht so viel mit LED's usw. gemacht habe.

Und nochmal vielen Dank für die ganze Hilfe :wink:

Gruß Björn
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Do, 01.12.11, 17:35

Wieso 6? Ich dachte es geht um 3?
Eine LED als Ersatz fürs Original reicht völlig aus.
Je LED ist eine KSQ nötig.

Du kannst natürlich auch je 2 LEDs in Reihe schalten, aufgrund der Tachobeleuchtung aber einen komplett ausgeleuchteten Innenraum zu haben macht doch keinen Sinn.

Warum probierst Du unsere Vorschläge nicht einfach mal aus?

Was hier bisher durch die Blume gesagt wurde: mit Deinen 4-Chip-LEDs hast Du ganz einfach Schrott gekauft.
Dark-Noir
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Do, 01.12.11, 18:52

Okay, "Sailor" hatte was von 2 LED's pro Birne geschrieben aber damit meinte er wohl die SMD's

Muss die Konstantstromquelle gekühlt werden ?
Richtig ?
ustoni
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Do, 01.12.11, 19:57

Richtig!

Eine Kühlung ist nicht erforderlich, allerdings sollte ein Wärmestau vermieden werden. Solange aber die Bauteilseite der KSQ frei liegt (also nicht von z.B. Heißkleber bedeckt ist), sollte alles kein Problem sein.

Sorry, wenn ich mich etwas unhöflich angehört haben sollte, aber manchmal ist es einfach etwas frustrierend, welche Reaktionen man hier auf Ratschläge erfährt. Vor Kurzem hat hier z.B. jemand trotz mehrfacher gegenteiliger Ratschläge sage und schreibe über 800 € in Billigprodukte investiert in der Meinung Geld zu sparen. :D
Bin nur mal gespannt, ob wir hier eine Rückantwort erhalten.
Dark-Noir
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Do, 01.12.11, 22:06

Gut,

habe mir die LED's und Konstantstromquelle jetzt gekauft, freu mich schon aufs bastel, halbe Auto zerlegen aber solange es dann für immer leuchtet ist ja gut :D

Poste dann mal paar Bilder

Gruß Björn
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Do, 01.12.11, 23:56

Dark-Noir hat geschrieben:Okay, "Sailor" hatte was von 2 LED's pro Birne geschrieben aber damit meinte er wohl die SMD's
Ja, ich habe von den SMD-LED´s gesprochen.

Auch wenn die Entscheidung jetzt gefallen ist, die sicher einfacher zu realisieren ist als die SMD-Lösung, vollständigkeitshalber noch zur Mehode, wie die SMD-LED´s angebracht werden.
ustoni hat geschrieben: Einfacher und sicherer ist es, auch hierbei mit selbstklebender Kupferfolie zu arbeiten
Ob das einfacher ist glaube ich nicht. vielleicht eleganter. Die Kupferfolientechnik hast Du erst später verraten und ich habe sie noch nicht ausprobiert.

Das Anlöten der von unten durchgesteckten Dräte ist jedenfalls schnell und sicher gemacht, wenn die Bohrungen max die Breite der LED´s haben, eher eine Idee enger zusammen sind. Die ersten Verbindungen habe ich von oben, mit dem Lötkolben auf dem gerade aus der Platine herausschauenden Drahtstummel, gemacht. Da die Fläche sehr Klein ist und meine Hand nicht mehr ganz so ruhig wie früher, bin ich dazu übergegangen, von unten zu heizen, also den Lötkolben von unten an den Kupferdraht zu halten und nur noch mit dem Lötzinn von oben zu löten.

Das geht schnell und sauber, mit Hilfe der "dritten Hand" blieb alles zitterfrei und die Lupe der "dritten Hand" sorgt auch für eine gute Sicht auf den entscheidenden Bereich.

Die Drähte geben durch das Eintauchen in den Sockel und das zum verkleben benutzte Kunstharz zudem eine Verbindung, die mir sicherer erscheint.

Deine Methode kommt demnächst auch noch dran. Wie ich es sehe, brauchen die Jungs und Mädels aus der Schule noch einige Platinen mit seitlichen Steckkontakten. Beim Prototypen werde ich ihnen Deine "Leiterbahnmethode" gerne vorstellen.
Dark-Noir
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Mi, 21.12.11, 14:16

Ich Melde mich mal wieder, da ich nun endlich Urlaub und Zeit habe um mein Auto auseinander zu bauen fange ich jetzt mit meinem Projekt an, und hab schon die erste frage. Die Konstantstromquellen haben auf der einen Seite so eine ~Welle und auf der anderen +Plus und -Minus, wo muss ich jetzt die Stromquelle anschließen ? Ich schätze mal bei der ~Welle aber bin mir nicht sicher, will nicht gleich alles Schrotten :D Nen kleiner Beilage zettel wäre da echt nicht schlecht gewesen :?
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Mi, 21.12.11, 14:49

Dark-Noir hat geschrieben:Ich schätze mal bei der ~Welle aber bin mir nicht sicher
Ja, das ist die Eingangsseite. Die Welle symbolisiert, dass die Stromquelle verpolungssicher ist. Es ist daher egal, an welchen der beiden Anschlüsse am Eingang Plus und Minus angeschlossen wird.

Am Ausgang ist natürlich auf die richtige Polung zu achten.
Dark-Noir
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Fr, 23.12.11, 17:57

So habe jetzt die 3 Led's für die Tachobeleuchtung ersetzt, mit 3 Konstantstromquellen und 3 Nichia High Efficent Led's in Weiß.

Danke für eure Hilfe :D
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