HighPowerLEDS auf Flexplatine?

TomTTiger · Fr, 19.03.10, 12:49

Hallo zusammen,

hat jemand schon mal High Power Led's auf Flexplatine gesehen?

Ich bin auf der Suche nach einer flexible Platine bestückt mit Cree XP-E.
Strom kann ohne Probleme auf 350mA bleiben, aber ich frage mic, ob es überhaupt möglich ist, diese auf einer Flex noch ordentlich zu kühlen...

Hat da jemand Erfahrungen mit?

Grüße
Tom

Achim H · Fr, 19.03.10, 13:27

Gesehen habe ich noch keine. Aber den Gedanken hatte ich auch schon. Wenn man das doppelseitige Klebeband durch Wärmeleitklebeband (das Zeugs, das es auch als Klebepads für Starplatinen gibt) ersetzt, könnte man die Flexleiste auf einen Kühlkörper resp. ein Aluprofil aufkleben.

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 14:15

Hallo Achim.

Würde dann an dieser Stelle eine Flexleiterplatte nich etwas Sinnfrei sein?
Ich arbeite bei einem Leiterplattenhersteller und kann daher sagen, dass eine Flexschaltung nicht unerheblich teuerer wird als eine reine Starre Leiterplatte...

Da wären Starre Leiterplatten die man untereinander verdrahtet wesentlich günstiger.
Zumindest bei Kleinst- und/oder NULLserien...

Grüßle
Bernd

edit:
Die Temperaturfestigkeit des Materials sollte kein größeres Problem darstellen.

Achim H · Fr, 19.03.10, 14:40

Würde dann an dieser Stelle eine Flexleiterplatte nich etwas Sinnfrei sein?

Die Flexleiste musst Du doch auch irgendwo befestigen, egal ob das ein gerader oder ein kurviger Untergrund ist. Auch Alu-Leisten können gebogen sein.

Alternativ könnte man sicherlich auch Kleinstkühlkörper direkt an die Leds montieren bevor diese auf die Flexleiste aufgelötet werden. So ganz ohne Kühlung wird das für die XR-E auf Dauer selbst bei nur 350mA etwas zu warm.

Aber vielleicht habe ich Deine Frage nur nicht richtig verstanden.

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 14:54

Hallo.

Natürlich muss ein Kühlkörper verwendet werden. Das steht ausser Frage.
Ich wollte lediglich darauf hinaus, dass eine Flexschaltung dann evtl. zu teuer wird, wenn man zwar eine ebene (und gekühlte Fläche) hat und die Flexiblität lediglich dazu braucht um die einzelnen Bauteile miteinander zu verbinden.
Anders sieht's natürlich aus wenn ich eine relativ geschwungene Oberfläche habe (vielleicht ein gschwungener Tisch oder einen Zylinder so), wo ich dann die Bestückte Schaltung quasi flächig ankleben kann.
DANN macht eine Flex sicherlich Sinn. Ist halt die Frage, ob man einen Leiterplattenhersteller findet, der eine ausreichend lange Flexleiterplatte herstellen kann.
Bei uns in der Firma können wir solche mit maximal 420x260mm herstellen.

Grüßle
Bernd

Beatbuzzer · Fr, 19.03.10, 15:30

Ich denke mal, dass die vernünftige Kühlung das Problem ist.
Wenn der Untergrund gebogen ist, bekommt man halt keinen flächigen Kontakt, wenn unter der XR-E eine Art Minikühlkörper (Blech) ist.
Temperaturbeständigkeit ist nicht das Problem, das ist wahr, aber die Wärmeleitfähigkeit ist anzuzweifeln. Selbst starre Platinen ala Star z.B. sind keine wirklich guten Wärmeleiter. Das ganze als Flex wird nochmal ein Stück schlechter ausfallen.

Mit Mid-Power LEDs könnte ich mir das allerdings noch vorstellen. Irgendwas im 0,5W Bereich, was auf so einer Silikonmatte aufgeklebt ist. Diese Silikonmatten gibts ja mit 1mm Stärke und mehr. Die lassen dann in sich auch einen gewissen Radius zu, sodass die Fläche auf der LED-Seite plan sein kann, während die Unterseite etwas gebogen werden kann, um einen guten Kontakt zum Untergrund zu bieten.

Achim H · Fr, 19.03.10, 15:34

Ich wollte lediglich darauf hinaus, dass eine Flexschaltung dann evtl. zu teuer wird, wenn man zwar eine ebene (und gekühlte Fläche) hat und die Flexiblität lediglich dazu braucht um die einzelnen Bauteile miteinander zu verbinden.

Nur als Verbinder sicherlich zu teuer. Ich denke der Grund für die Frage nach Flex-Leiterplatten liegt mehr in der Höhe dieser Platine. Obwohl auch nur 0,5mm dickes Basismaterial schon sehr biegsam ist, sind diese aus Folie doch noch etwas dünner und somit noch flexibler und das eröffnet ungeahnte Möglichkeiten. Damit könnte man schon sehr enge Radien ziehen. Platinen aus Epoxyd oder Pertinax würde hier möglicherweise brechen.

Bei welcher Firma arbeitest Du?
Und:
nehmt Ihr auch Aufträge von Privatpersonen an?

mfg Achim

TomTTiger · Fr, 19.03.10, 15:54

Hallo,

danke euch allen für die Diskussion, daraus kann ich mir schon meine Schlüsse ziehen, und bin somit schon etwas weiter gekommen.

Beatbuzzer hat meine Problematik verstanden

Das Problem, welches ich sehe ist folgendes :
Wenn ich eine Leiterplatte, bestückt mit 12 XP-E (Länge 560mm) auf einen gebogenen Vierkant Alu Ring (Radius ca. 1000mm) klebe, dann kann ich soetwas nicht mehr mit einer starren Platine machen. Einzeln stückeln will ich auch nicht, also fallen auch alle Stars oder Kleinstplatinen aus....

Ich dachte mir halt, doppelseitige Flexplatine mit genügend Kupfer unter der XP-E und DuKos zur Wärmeableitung könnten gehen.
Da ich mich aber noch nie damit beschäftigt habe, HP-LEDS auf Flex zu bringen (0,3W PLCC6 kenn ich aus den RGB Flex), hab ich mir halt gedacht, daß müsste doch bei 350mA auch mit der XP-E gehen....

@Bernd :
Welchen Faktor in Bezug auf eine doppelseitige FR4 Platine muss ich denn als Aufpreis für ne doppelseitige FLEX rechnen?
Kannst du das mal in Erfahrung bringen bitte?
Mir gehts jetzt erstmal um ca. 6m / 20mm breit doppelseitig 150µ Kupfer...

Grüße und ein schönes WE

Tom

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 15:58

Hallo.

Sei mir nicht böse, dass ich den Firmannamen hier nicht öffentlich poste. Aber wer ihn wissen möchte kann sich bei mir gerne per PN melden.
Ich möchte keine 'öffentliche' Werbung machen. Daher schreibe ich dir den Namen gleich per PN.

Ob wir auch Privatpersonen beliefern kann ich dir leider nicht mal sagen. Ich arbeite in der CAM-Abteilung. Bin also dafür zuständig, dass die Daten der Kunden in ein Format und Nutzen angepasst werden mit dem wir arbeiten können.

Was die Wärmeableitung angeht, so greifen unsere Kunden gerne auf einen kleinen 'Trick' zurück.
Unterhalb des Leistungsbauteils (z.B. eine LED) kann man flächig ein grosses Kupferpad (Lötspopplackfrei) setzten.
Das gleiche Pad setzt man direkt auf die Rückseite und verbindet beide mit einem 'Raster' aus Bohrungen.
Jetzt kann ich die LED mit Wärmeleitkleber auf das Obere Pad kleben und die Leiterpaltte mit Wärmeleitkleber auf den Kühlkörper.
Durch die Durchkontaktierungen wird die Wärme effektiv auf die Rückseite der Leiterplatte abgeleitet.

Was Flexleiterplatten angeht, da gibts zig verschiedene Materialien. Dann noch die Frage ob mit oder ohne Kleber und so weiter...

Aber das würde hier den Rahmen sprengen.

Gruß
Bernd

@TomTTiger
Die Frage kann ich dir nicht beantworten. Mir wäre kein Leiterplattenhersteller bekannt, der eine 6m lange Flex herstellen kann. Aber was eine (allerhöchstens) 560mm lange Flex kosten würde kann ich nicht sagen. Da müsste ich am Mopntag meinen Kollegen fragen. Aber die länge vom 560mm ist schon ein Sondermaß. Standartmäßig machen wir nur 420mm.
Wieviel Ampere willst du über die Leiterplatten 'jagen', dass du so viel Kupfer brauchst?

TomTTiger · Fr, 19.03.10, 16:04

Was die Wärmeableitung angeht, so greifen unsere Kunden gerne auf einen kleinen 'Trick' zurück.
Unterhalb des Leistungsbauteils (z.B. eine LED) kann man flächig ein grosses Kupferpad (Lötspopplackfrei) setzten.
Das gleiche Pad setzt man direkt auf die Rückseite und verbindet beide mit einem 'Raster' aus Bohrungen.
Jetzt kann ich die LED mit Wärmeleitkleber auf das Obere Pad kleben und die Leiterpaltte mit Wärmeleitkleber auf den Kühlkörper.
Durch die Durchkontaktierungen wird die Wärme effektiv auf die Rückseite der Leiterplatte abgeleitet.

Redete ich doch gerade von

Wieviel Ampere willst du über die Leiterplatten 'jagen', dass du so viel Kupfer brauchst?

Kupfer ist gut für die Wärmeverteilung auf den Platinen, und der Preisunterschied bei FR 4 ist nicht so gewaltig, das sich eine dickere Kupferschicht nicht lohnen würde... Ausserdem hast du weniger Verluste und damit Wärmeerzeugung.
Es sollen übrigens gut 3 Ampere auf den Hauptleitungen fliessen.

Aber die länge vom 560mm ist schon ein Sondermaß. Standartmäßig machen wir nur 420mm.

Zur Not kann man ja auch mehrere aneinander löten, das ist das geringste Problem

Grüße
Tom

Achim H · Fr, 19.03.10, 16:46

Es sollen übrigens gut 3 Ampere auf den Hauptleitungen fliessen.

Für einen Strom von 3 Ampere brauchst Du aber schon ordentlich breite Leiterbahnen, damit die Spannung ohne Verluste transportiert wird. Ist die Leiterbahn zu schmal bekommst Du eine zusätzliche Heizung. Und das kannst Du überhaupt nicht gebrauchen.

Nachtrag:
wie lötet man die Bauteile eigentlich auf solche Flex-Platinen? Die halten doch auch nur einer gewissen Temperatur stand. Und lange rumlöten geht irgendwie nicht.

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 16:53

Hallo Achim.

Ich denke nicht, dass das ein großes Problem ist.
Bei 3mm Breite und 70µm Kupferdicke komme ich auf einen Widerstand vom 620,230µOhm. Und das bei 85°C und 6m Leitungslänge.

Und eine 3mm Leiterbahn kann ich (theoretisch) mit gut 5,5A belasten...

Gruß
Bernd

TomTTiger · Fr, 19.03.10, 16:57

Die kommen wie bei SMD in einen Reflow Ofen.
Die paar Minuten halten die schon aus

Da gibts z.B. von 3M ein wärmeleitklebeband das hält ohne Veränderung folgende Daten aus :
225°C / 60min.
Lötbad 290°C für 60 sek.
Dauertemperatur bis 150°C

Hätte ich zuerst auch nicht gedacht.
Ich nehme mal an, die Trägermaterialien sind aus Teflon, ich hab nen Klebeband da, mit dauertemperatur 250°C das ist auch so komisch dunkelbraun wie die Flexplatinen, die ich bisher gesehen habe....

Grüße
tom

TomTTiger · Fr, 19.03.10, 16:59

Bei 3mm Breite und 70µm Kupferdicke komme ich auf einen Widerstand vom 620,230µOhm. Und das bei 85°C und 6m Leitungslänge

ich würde eher auf Sicherheit gehen und dickeres Kupfer einsetzen wollen + Breite der Bahnen auf min. 5mm setzen.
Dann hab ich gut und gerne die Belastung nochmal halbiert

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 17:05

Ich denke auch, wenn die Schaltung quasi flächig auf einen Alu-Körper aufgeklebt wird, so wird auch einiges von der Wärme die an den Leiterbahnen entstehen kann abgeführt.
Und wenn man auf beiden Kupferlagen das gleiche Leiterbild verwendet und dieses parallel schaltet...?

Achim H · Fr, 19.03.10, 17:12

Die kommen wie bei SMD in einen Reflow Ofen.
Die paar Minuten halten die schon aus

Wer hat denn schon einen Reflow-Ofen? - Ich habe noch nicht einmal ein Heißluftgerät.
Ich denke, dass die Folie eine Niedrig-Temperatur-Weichlotpaste wie Sn42Bi58 (bleifrei, wird bei 138 Grad flüssig) oder Sn43Pb43Bi14 (verbleit, wird bei 144 Grad flüssig) gerade so eben noch aushält.

sbernd78 · Fr, 19.03.10, 17:16

Ich denke, dass der Reflow-Ofen nicht das größte Problem ist.
Aber das kommt wie gesagt auf das gewählte Material an (FR..., AP..., LF..., ...)
Teflonbasiert sind die Materialien nicht. Die sind schon vorger braun.

edit:
Reflowofen ist KEIN Problem. Das halten die Materialien Locker aus. Und die Durchschlagsfestigkeit sollte auch keine schwierigkeiten machen.

Larkin · Fr, 19.03.10, 17:55

Wieso unbedingt Cree ?

Von Osram gibts Dragontape.

Dragon auf nem flex. Material das an schon oft eingesetzt wurde und sich bewährt hat. Im OS Katalog sind schöne Beispiele drin.

Achim H · Fr, 19.03.10, 23:30

Von Osram gibts Dragontape.

25mm breite Flexplatinen. Grundfläche einer Teileinheit (25,25 x 25mm) = 631,25mm² = größer als die Grundfläche der Highpower-Konstantstromquelle mit 1400mA hier aus dem Shop. Na Prost/Mahlzeit. Viel zu klotzig. Da kann man ja gleich Starplatinen verwenden.
Nimm andere Leds und schon kann man das sehr viel filigraner aufbauen.

Larkin · Sa, 20.03.10, 10:10

Da spricht wieder der Experte...
die Dinger kann man noch etwas zuschneiden wenns unbedingt enger werden muss oder um 90° biegen. Zwar net die feine Art geht aber.

Viel kleiner geht eh net weils sonst Probleme mit der Wärmeabfuhr gibt

Achim H · Sa, 20.03.10, 12:40

Ich bin kein Experte, ich denke aber, dass ich im Sinne des Fragesteller schreibe. Dieser will Cree XP-E Leds verwenden. Diese Leds sind von der Größe schon sehr viel kleiner als die Dinger auf so einem Dragontape. Ob die Leiterbahnen auf einem Dragontape für 3A ausgelegt sind, möchte ich auch sehr stark anzweifeln. Und das mit Zurechschneiden (besser werden die Flexplatinen dadurch keinesfalls) kann man sich auch ersparen, wenn man sich diese gleich in der benötigten Breite herstellen lässt. Ich sehe in der Flexplatine von Osram nur Nachteile.

Sorry, hatte mich verschrieben!

sbernd78 · Sa, 20.03.10, 14:50

Ich hoffe das gilt nicht für alle flexleiterplatten aus Deutschland.

Achim H · Sa, 20.03.10, 17:33

Beitrag editiert. Irgendwie hatte ich was anderes im Kopf als ich geschrieben hatte.

sbernd78 · Sa, 20.03.10, 18:15

Hatte ich mir fast gedacht.

Also dass es nicht so gemeint war...

TomTTiger · Fr, 26.03.10, 06:37

Moin

ich danke euch für die angeregte Diskussion.
Ich werde das ganze Thema wohl mal in den nächsten Wochen angehen. Prototypenplatinen usw. und dann sehen wir mal, in wie weit sich Flexplatinen auch für HP Leds verwenden lassen.

Wer hat denn schon einen Reflow-Ofen? - Ich habe noch nicht einmal ein Heißluftgerät.

@ Achim :
Ich hab nen umgebauten "Pizza"ofen mit Temperatursteuerung über µPC, da mache ich meine SMD Platinen drin. Funktioniert prima und ist überhaupt nicht so teuer gewesen... (Pizzaofen ausm Supermarkt kostet im Angebot keine 30€)
Nicht so professionell wie ein richtig teurer Reflow Ofen, aber fürs Prototyping reicht der allemal.
Bei Interesse einfach mal nach "Reflowofen selber bauen" googlen

Grüße
Tom