SMD Löten, am Beispiel Nichia NF2L757ART

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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Mr Fix-it
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Sa, 23.06.12, 11:30

@capslock,

das es vor Jahren noch mehr Dreck in der Luft gab, sehe ich nicht als Grund dafür an, die neue Verschmutzung dem gegenüber zu stellen um dann feststellen zu können, das alles nicht so schlimm ist. Das hört sich jetzt ein wenig so an, wie bei meiner Oma, früher war alles besser. :wink: So einfach ist es aber nicht. Alle diese Gifte wirken nur in höherer Konzentration sofort tödlich oder erkrankend, lagert sich aber über längere Zeiträume im Körper ein und es ist ausgesprochen aufwendig bis unmöglich, die wieder heraus zu bekommen.

Klar sind es immer nur ein paar µg, aber das summiert sich. Ich war vor kurzem auf dem Recyclinghof unseres Kreises. Dort gibt es für Leuchtstoffröhren zwei Gittercontainer (was ein Schwachsinn), in dem einen soll man die Röhren ablegen, die noch an einem Stück sind, in dem anderen zerbrochene. Und als ich sehen musste, das der Container für zerbrochene Röhren und ESL's fast genauso voll war, wie der für die anderen, da wurde mir einmal mehr klar, das sehr viel Leute die gleiche Erfahrung machen und jetzt zuhause Quecksilber in der Bude haben.

Es wäre ja vielleicht noch zu akzeptieren, gäbe es keine Alternative, aber mittels EU-Verordnung ein solches Produkt in den Markt zu pressen, ist schlicht unverantwortlich. Zum Teil hat die Industrie inzwischen reagiert und bietet Halogenleuchtmittel an, die in Bauform und Gehäuse das alte Glühobst nachbilden, auch sind diese Leuchtmittel plötzlich überhaupt nicht mehr so teuer. Nur, wer jetzt glaubt der Industrie liegt was an der Umwelt, der irrt. Es geht schlicht darum, die großen Produktionsstraße für Glühlampen nicht abbauen zu müssen, denn ob in der Maschine ein Wendel in den Glaskolben eingebaut wird, oder eine Halogeneinheit ist nach geringer Umrüstung völlig gleichgültig. Abgesehen davon erhält man sich einen Markt, in dem alle 2000 Brennstunden Nachschub abgefragt wird, länger halten die Teile nämlich nicht, und es ginge länger, wenn die Industrie wollte.
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Achim H
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Sa, 23.06.12, 11:47

... und es ginge länger, wenn die Industrie wollte.
Sag ich doch: Wegwerfgesellschaft. Kein Mensch baut mehr für die Ewigkeit.

Was die Sache mit dem Quecksilber angeht, den Ausfstand, den wir betrieben, ist einfach nur lachhaft.
Jährlich werden zwischen 500 und 5000 Tonnen nur durch Vulkanaktivitäten in den Himmel geblasen (1 Kohlekraftwerk bläst ca. 1 t pro Jahr in die Wolken), mehr als 5000 Tonnen verdampfen weltweit und kommen mit Regen wieder auf die Erde, mehr als 5000 Tonnen (weltweit) werden jährlich in Gewässer eingeleitet. Die paar mg in den Leuchtstoff- und Energiesparlampen, die zu Bruch gehen, machen den Braten auch nicht mehr fett. Die erlaubte Höchstmenge an Quecksilber in Energiespar-/Leuchtstofflampen liegt bei gerademal 100mg. Um 1g zu erhälten, müssten schon 10 Lampen kaputt gehen. Für 1 Tonne wären schon 10.000.000 Lampen notwendig. Da die erlaubte Höchstmenge in Energiespar- und Leuchtstofflampen nicht überall bis zum erlaubten Maximum enthalten ist, müsste die Anzahl defekter Leuchtmittel wesentich höher liegen. Wahrscheinlich bis 50 Millionen defekter Lampen (entspricht ca. 1t).
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Sa, 23.06.12, 11:54

das ist schlimm, diese ganzen Tonnen, aber berechtigt uns das, die Verschmutzung zu banalisieren. Es macht doch einen Unterschied, ob ich das Zeug in der Wohnung habe oder in sehr geringen Konzentrationen im Regen, also nicht mehr für Dich und mich, soweit waren wir ja schon, aber für alle die nach uns kommen.

Ich habe erlebt, wie mein alter Herr, als ich noch ein Kind war (6 od. 7), das Quecksilber aus einem zerbrochenen Thermometer mit Schaufel und Handbesen auf gekehrt hat, wischen geht nämlich nicht, und dann alles samt Quecksilber in den Hausmüll entsorgt hat. Damals hat sich darüber keiner aufgeregt, aber damals hatten wir auch noch Blei im Sprit.
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Sa, 23.06.12, 12:15

Banalisieren wollte ich das nicht, aber ob wir Energiespar-/Leuchtstofflampen haben oder nicht, der Vulkan hält sich bestimmt nicht an irgendwelche Abmachungen. Und auch das Zeugs, was bereits in der Umwelt vorhanden ist, wird nicht urplötzlich weniger. Schwuppdiewupp und weg ist es. Das sind Lasten, mit denen wir leben müssen (ob wir wollen oder nicht). Seitens der Regierungen sind die Forderung nach einer Reduzierung des Quecksilber viel zu spät in Gang gesetzt worden. Das betraf auch den Verzicht auf Chlorkohlenwasserstoffe (zum Beispiel: Frigen in Kühlschränken), obwohl auch das schon 20 Jahre vorher bekannt war, dass dadurch Ozonlöcher entstehen könnten. Wie das im Leben eben so ist. Die Mühlen mahlen nur sehr langsam. Und bis die Damen und Herren in der Regierung mal in die Hufe kommen, ist bereits Weltuntergangsstimmung. Es heißt nicht umsonst: lieber 8 Stunden im Büro als überhaupt keinen Schlaf.
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Sa, 23.06.12, 13:04

da kann ich nur zustimmen
Loong

So, 24.06.12, 15:37

ustoni hat geschrieben:Welcher auch nur halbwegs verantwortungsvoll denkender Mensch kauft schon bewusst Quecksilber.
Eine Energiesparlampe enthält soviel Quecksilber wie etwa 60 Liter Heizöl. Wieviel Liter Heizöl pustet denn denn eine Normalfamilie während der Winterheizperiode durch den Kamin?

Weiterhin vergisst du: Der ins deutsche Verbundnetz eingespeiste Strom stammt zu über 40 % aus Kohlekraftwerken, die ihrerseits wieder Quecksilber freisetzen. Auf die Lebensdauer der Energiesparlampe hochgerechnet, ist die Umweltbelastung durch Quecksilber bei den Glühlampen wegen ihres 5 bis 6 mal höheren Energieverbrauchs sogar höher als bei den Energiesparlampen. Die Welt endet nicht an deinem Tellerrand.

Ein halbwegs verantwortungsvoll denkender Mensch wägt alle Aspekte gegeneinander ab und läßt sich nicht von der Panikmache irgendwelcher Nullblicker anstecken.
ustoni
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So, 24.06.12, 15:42

Nochmal kurz zurück zum eigentlichen Thema:
Die Temperatur habe ich inzwischen gemessen (Bezug: vorletzter Post auf Seite 1 des Threads).
Ergebnis: Kühlkörpertemperatur nach Warmlauf: 46 Grad Celsius. Temperatur auf der Kupferfolie unmittelbar neben den LEDs: 57 Grad Celsius.

Ausserdem hier nochmal die inzwischen erweiterte Vergleichstabelle:
LED-Vergleich.xls
(45 KiB) 377-mal heruntergeladen
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So, 24.06.12, 17:49

Hallo ustoni,

klasse Tabelle, sehr schön auch, das Du Leisten und Matrix mit aufgenommen hast. Da sind ja so schlechte Werte dabei, vor allem Lumen / Euro, das hätte ich nicht gedacht.
Was die Temperaturen Deiner Leuchte angeht, so sind die doch um einiges höher als meine Leuchten bei ca. 150 mA, obwohl die nur bei um die 77 mA ID laufen, ist der Kühlkörper, der ja auch recht warm wird, vielleicht etwas knapp bemessen und schadet diese Temperatur bereits der Lebenserwartung?

Gruß
Mr. Fix-it
ustoni
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So, 24.06.12, 18:16

Die Temperatur ist völlig in Ordnung. Die 20 LEDs hatte ich absichtlich (eben zum Ausprobieren, obs machbar ist) auf einer Fläche von nur 1,5 x 5 cm angeordnet (5 Reihen mit je 4 LEDs unmittelbar nebeneinander). Je LED fällt eine Leistung von 0,5 W an, zusammen also knapp 10 W. Laut Datenblatt haben die LEDs einen Wärmewiderstand von typisch 11 K/W, maximal 17 K/W. Mit dem größeren Wert gerechnet komme ich auf eine Chiptemperatur von etwa 65 Grad Celsius. Das ist im sicheren grünen Bereich.
Bei der Packungsdichte hätte ich eigentlich sogar mit einer höheren Temperatur gerechnet, die Kupferfolie leitet die Wärme aber anscheinend sehr gut ab.
Bei größeren Abständen zwischen den LEDs werden diese deutlich kühler bleiben.
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So, 24.06.12, 18:36

das ist beruhigend zu wissen, denn ich hatte bei meinen Leuchten mit den 58 °C schon bedenken, ich würde die Lebenserwartung der LED's unnötig senken. Ich habe noch zwischen den Kupferstreifen Wärmeleitpaste mit eingebaut. Auch links und rechts von den LED's habe ich je einen sehr kleinen Tropfen Wärmeleitpaste platziert (Spritze mit Kanüle drauf). Beim Messen ergab sich aber nur ein Unterschied von um die 2°C nach unten, die Kupferfolie, obwohl recht dünn, leitet die Wärme in der Tat sehr gut ab, sodass ich bei der nächsten Anwendung auf die Wärmeleitpaste verzichten werde.

Derzeit schwebt mir ein Projekt vor, bei dem ich eine Tischleuchte so konzipiere, das die LED's ihr Licht über eine Plexiglasscheibe, als Lichtleiter verwendet, sehr gleichmäßig auf den Tisch bringt, so das eine sehr breite Fläche (40 - 50 cm) absolut gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Bin noch am tüfteln, sowie ich so weit bin, gibt es einen neuen Thread dazu.

Gruß
Mr. Fix-it
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Mo, 25.06.12, 08:43

Die Cree XL7090 wurde von Forge Europa 50.000 Stunden lang nonstop bei 125°C Chiptemperatur und vollem Strom Dauergetestet. Ergebnis: immer noch ca. 63% der anfänglichen Helligkeit!
Siehe hier

Und das ist eine eher "alte Möhre". Allerdings müsste man erstmal nachweisen, dass sich diese ergebnisse auch auf aktuelle Modelle übertragen lassen, oder ob u.U. durch höhere Lesitungsdichten die ein oder andere neuere LED weniger gut abschndeiden würde. Den Datenblattangaben nach denke ich aber, wir können da recht zuversichtlich sein und neuere Cree-LEDs werden vermutlich genauo gut oder besser abschneiden, v.A. auch wg. immer weiter verringertem Wärmewiderstand.
Zuletzt geändert von CRI 93+ / Ra 93+ am Mo, 25.06.12, 11:57, insgesamt 1-mal geändert.
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Mo, 25.06.12, 08:45

danke für die sehr beruhigende Info, bemerke gerade, das ich in Sachen Chiptemperatur absolut zu vorsichtig war, für mich waren immer um die 60°C Array-Temperatur das Maximum, schön das ich das in Zukunft etwas lockerer sehen kann.
ustoni
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Mo, 25.06.12, 11:56

Auch hier hilft es, die Datenblätter zu konsultieren.

Bei der NF2L757ART ist die erlaubte DAUERHAFTE Chip-Temperatur (niedrige) 120 Grad Celsius. Solange diese nicht überschritten wird, liegt die Lebenserwartung bei 50000 Stunden. Eine Aussage, dass die Lebensdauer mit steigender Chip-Temperatur abnimmt, ist schlicht und einfach falsch und frei erfunden solange die Temperatur die 120 Grad nicht überschreitet.

Es gibt eigentlich nur einen Grund, die Temperatur so niedrig wie möglich zu halten: und das ist der Lichtstrom. Die Angabe von einem Lichtstrom von 65 Lumen bezieht sich hier (bei diesem LED-Typ) auf eine Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius (manche Hersteller beziehen sich auf realistischere 80 Grad Celsius).

Auf Seite 13 des Datenblatts findet man den Lichtstrom abhängig von der Umgebungstemperatur. Bei 75 Grad Celsius fällt der Lichtstrom auf etwa 90 % des typischen Lichtstroms bei 25 Grad Celsius ab. Auf die Lebensdauer der LED hat dies keinerlei Auswirkungen.

Als Umgebungstemperatur ist die Temperatur des Kathodenanschlusses zu sehen (Datenblatt, Seite 18, Thermal Management). Diese entspricht in diesem speziellen Fall der Temperatur der Kupferfolie.
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Mo, 25.06.12, 12:04

Es wäre nachzuweisen, dass die Lebensdauer innerhalb des zulässigen Bereichs nicht zunimmt.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Lebensdauer bei geringerer Chiptemperatur steigt. Erwünscht ist das natürlich nicht, welcher LED-Hersteller will schon, dass alle seine verkauften LEDs die nächsten 100 Jahre überstehen...?
Siehe Autohersteller: da wird auch immer schön drauf geachtet, dass noch genug korrodierende Stellen vorhanden bleiben, um die Lebensdauer des Autos zu begrenzen!

Ob es bei LEDs allerdings wie oft behauptet tatsächlich eine Verdoppelung der Lebensdauer pro 10°C weniger ist *1), wage ich zu bezweifeln, gleichzeitig bin ich aber ziemlich sicher, dass pro halbierter Temperatur mindestens eine Lebensdauerverdoppelung drin sein dürfte.

*1) Das wären für diese LED dann 25.600.000 Stunden bei 25°C Chiptemperatur. (25 Millionen Stunden :!: )


Der ein oder andere hat ja vielleicht irgendwo eine seit 30 Jahren dauerleuchtende Signal-LED, die heute immer noch leuchtet (mit welcher Resthelligkeit kann man natürlich nur raten).

Aber wenn man Lighting-Class-LEDs auf die für Signal-LEDs üblichen Chiptemperaturen runterkühlt, sollten die auch 30, IMHo eher 100 Jahre packen. Aber auch hier wieder die Frage: mit welcher Resthelligkeit.

UND es wäre auch noch interessant, ob die Lebensdauerkurve mit noch höherer Chiptemperatur immer noch liear fällt oder, ob es ab einer bestimmten Temperatur exponentiell abwärts geht.

DASS es bei höherer Temperatur einen schnelleren Helligkeitsrückgang gäbe, da bin ich mir ziemlich sicher, ebenso, wie dass er bei geringerer Temperatur geringer wäre.
ustoni
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Mo, 25.06.12, 12:13

Deiner Aussage werde ich auf keinen Fall widersprechen:
Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Lebensdauer bei geringerer Chiptemperatur steigt.
Bewiesen ist das zwar nicht, klingt aber sehr logisch, ich würde Dir hier natürlich zustimmen. Ist aber aufgrund der Zeitrahmen einfach nicht nachvollziehsbar. Ich wollte damit ja auch nur darauf hinweisen, dass sich die hier angegebenen 50000 Stunden auf die maximale Chip-Temperatur beziehen.

Wir sollten auch nicht übersehen, dass sich diese Angaben nicht auf einen Totalausfall beziehen, sondern auf eine definierte Reduzierung des Lichtstroms.
(Bei der CREE immerhin auf 66 % nach 50000 Stunden (=10,7 Jahren Dauerbetrieb) )
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Mo, 25.06.12, 12:15

ich würde mal sagen, das ist die theoretische Lebensdauer, wie viel Licht nach sagen wir mal 200.000 Betriebsstunden noch emittiert wird, darüber wage ich keine Aussage zu treffen, aber ich denke nicht das es noch wirklich viel sein dürfte und ob sich das dann in Sachen Effizienz wirklich noch lohnt, so ein Teil weiter zu betreiben, wage ich zu bezweifeln.
Loong

Mo, 25.06.12, 12:25

CRI 93+ / Ra 93+ hat geschrieben:Es wäre nachzuweisen, dass die Lebensdauer innerhalb des zulässigen Bereichs nicht zunimmt.
Im Gegenteil ist es sogar sehr wahrscheinlich, daß sie das tut. Das ist normales Halbleiterverhalten.

Im entsprechenden Paper liest man auch:
Is is important to have a good thermal design as keeping the Tj as low als possible will lengthen the life of the LED.
ustoni
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Mo, 25.06.12, 12:27

Inzwischen überlebt die Lebensdauer der LED-Leuchtmittel (ob selbstgebaut oder nicht) die Entwicklung selbiger kaum noch um mehr als 1 oder 2 Jahre - bezogen auf Nutzen und Wirtschaftlichkeit.
Die Frage nach der Lebensdauer ist daher - zumindest zur Zeit - eine rein Theoretische.

Momentan überholen LEDs die althergebrachten Techniken einfach. Überschneidungen sind daher völlig normal.

Die Cree aus dem Jahre 2006 ist jedenfalls ein gutes Beispiel für Innovation; auch wenn die Technik inzwischen natürlich mehr als überholt ist.
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Mo, 25.06.12, 15:28

Man ist bereits so nahe am theoretischen Maxmium, dass das IMHO nicht mehr gilt und wir wohl keine so schnellen und gleichzeitig großen Fortschritte mehr sehen werden. (Außer beim Preis-/Leistungsverhältnis, das nützt aber in der Zukunft nix, wenn man die LEDs bereits heute gekauft hat...)

Wir sind bei 100 bis 150 lm/W und CRI 90 (nicht unbedingt gleichzeitig), noch dazu sind die Preise halbwegs moderat, selbst für uns Kleinstabnehmer-Endkunden.

Leuchten mit der XL7090 würde man heute wohl wirklich gerne gegen was Neueres ersetzen wollen, aber bei aktuellen Leuchten wird der "Leidensdruck" aber auch in 10 Jahren nicht mehr wirklich hoch sein, etwas NOCH neueres/geringfügig effizienteres haben zu wollen.

Es geht bereits nur noch in eher kleinen Schritten voran... aber das mittlerweile erreichte technische Level ist bereits exzellent!
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Mo, 25.06.12, 15:41

Auch dieser Aussage stimme ich zu 100 % zu. Bestes Beispiel ist eben die in diesem Thread behandelte NF2L757ART.

Guter Wirkungsgrad bei 85 Ra.

Theoretisch müsste ich allerdings alle bisher verbauten LEDs austauschen (was ich natürlich nicht tun werde). Der Schritt von bisherigen LEDs, was Preis-Leistung betrifft, ist bei der NF2L757ART schon ganz erheblich.

Wie mag es wohl in 2 Jahren aussehen?
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Mi, 27.06.12, 22:18

Hallo alle zusammen,

habe auf Seite eins, nach weiteren LED's die ich gelötet habe, die Lötzeiten um zwei Sekunden je Kontakt reduziert. Habe zuletzt die gleiche LED auch von Nichia als weißer Typ verarbeitet, die sind augenscheinlich empfindlicher als die warmweißen, deshalb habe ich die Zeiten reduziert. Es ist zudem sehr wichtig, das man eine Lötstation hat, auch wenn es eine kleine ist, Digitalanzeige ist gut muss aber nicht, analog tut es auch. 48 Watt reichen, 60 Watt sind schneller, dann schätzungsweise nur "21" warten und weiter löten.

Gruß
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So, 22.07.12, 19:40

Heute schon gelötet?
Nein noch kein Stück! :wink:
heute schon gelötet.jpg
weiter geht 's nochmal so viele.
Gruß
Mr. Fix-it
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Mo, 23.07.12, 11:50

ustoni hat geschrieben:Nach etwa 1 Stunde ist die endgültige Betriebstemperatur erreicht. Der Kühlkörper (zusammengesetzt aus 1 x Sternkühlkörper 85 mm (Art.Nr. 60024) und 1 x Sternkühlkörper 70 mm (Art.Nr. 60023)) wird dabei so warm, dass man die Handinnenfläche noch gerade so dauerhaft auf dem Kühlkörper liegen lassen kann, also irgendwo knapp über 40 Grad. Die genaue Temperatur kann ich leider noch nicht angeben, da mein altes Thermometer den Geist aufgegeben hat. Sobald das Thermometer, das ich bereits am Montag bestellt hatte ( :x ), endlich mal eintrifft, liefere ich die Messwerte nach.
[...]
Die Spannungsdifferenz von 0,07 V entspricht laut dem Diagramm im Datenblatt der LEDs einer Temperaturdifferenz von etwa 22 Grad Celsius. Bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad entspricht das also einer Temperatur von etwa 47 Grad an den Kontaktflächen der LED.
Meinst Du nicht, dass es eher 55..60°C am Kühlkörper sind? Die Spannung unmittelbar nach dem Einschalten dürfte auch nicht die Spannung bei 25°C am LED-Chip sein, da der sich in wenigen ms aufheizt, den Wärmewiderstand Chip->Gehäuse muss man da noch berücksichtigen.
Jedenfalls sind 40°C so minimal über Körpertemperatur, dass das JEDER bequem und beliebig lange aushält....

Aber sehr schön dokumentiertes Projekt, auch von mir 5 Sterne!
mosura11
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Sa, 10.11.12, 21:37

Hallo - habe ein großes Problem,

ich versuche gerade den Chip Bridgelux LED Array BXRA-50C1600, weiß, 1830lm
mit Kabel zu verlöten.
Das Zinn am Chip wird nicht flüssig ?!?!
Habe einen Ersa mit 25 Watt - mit dem Kabel keine Problem
aber beim Chip rührt sich gar nichts ???

Könnt Ihr mir helfen ?

Gruß - Peter
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Sa, 10.11.12, 21:50

25 Watt sind für einen Lötkolben etwas wenig. Falls der Lötkolben mit einer Temperatureinstellung versehen ist, dann stell diesen auf die höchst mögliche Temperatur. Falls es damit nicht geht, bleibt nur ein leistungsstärkerer Kolben oder eine Lötstation. Um die Lötpads kurz und schnell anzuheizen, brauchst Du mindestens 50 Watt, besser 80 Watt oder noch mehr. Je höher die Leistung, desto weniger kühlt der Lötkolben beim Löten ab, desto schneller die Lötzeit.
Zuletzt geändert von Achim H am Sa, 10.11.12, 21:58, insgesamt 1-mal geändert.
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