- Treiberplatine und Bestückung
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- Lampenvergleich: links Industrieaudführung, rechts mit P4
700 mA-Step-Up-Wandler für 2,4 Volt
Moderator: T.Hoffmann
Hallo Freunde! Hatte noch was vergessen: Wollte einen Scan des betreffenden Treibers mit einstellen, hatte ich vergessen, was hier nachgeholt sein. Schaltung scheint außerordentlich einfach zu sein. Anbei auch noch zwei Bilder, wofür ich das ganze Benutze: Grubenkopflampen von GAZ, die dadurch um Größenordnungen verbessert werden.
Zu diesem interessanten Thema scheint Totenstille hier eingekehrt zu sein. Mich beschleicht das Gefühl, daß, je konkreter die Problemstellung, desto dürftiger die Lösungen ausfallen, vor allem, wenn die Sache außer der Reihe sind. Also, strengt Euch alle etwas an: Wer hat vielleicht schon Erfahrungen in dieser Richtung mit ähnlicher Problemstellung gesammelt?
Die verwendete Platine ist ja auch nicht unbedingt für einen Dauerbetrieb über zig Stunden ausgelegt. 
Und wenn sich sogar das Gehäuse verfärbt hat, dann lagen die Temperaturen deutlich über 85°C, dafür ist die Platine und die Bausteine nicht ausgelegt. Der IC muß zwangsläufig den Hitzetod sterben
Darum nehme man einen 0815-SMD-Kühlkörper, z.B. 5mm SMD Kühlkörper oder größer und klebe diesen mit Wärmeleitkleber auf den IC. Ist x-fach effektiver als überhaupt kein Kühlkörper. Ich würde in einem Versuchsaufbau erstmal die Temperatur am IC oder später am Kühlkörper messen. Die Temperatur sollte die 50°C nicht überschreiten, dann gibt es auch keine Problem mit der Lebensdauer. Evtl. müssen auch noch Lüftungsöffnungen in das Batterie-Gehäuse der Grubenlampe.
Es spricht schon für die Qualität der Schaltung, dass sie 9 Tage a 6,5 - 8 Stunden ohne jegliche Kühlung überlebt hat.
Als Alternative gäbe es noch den LT1073-5, damit kann man relativ einfach einen Step-Up-Wandler basteln, der bis zu 1000mA Stromspitzen liefert.
Für den Betrieb einer z.B. Seoul Z-LED P4 sind noch einige Modifizierungen erforderlich, um auf die maximale Leistung zu kommen:
- ungedingt einen Kühlkörper auf den IC kleben!!!
- KEIN 100 Ohm Widerstand an ILIM sondern einfach eine Verbindung an "+"
- eine Induktivität mit 100µH anstatt der 68µH
- einen Elko 470µF 16V anstatt des 100µF
- zusätzlich einen Elko 10µF 16V parallel zur Eingangspannung
- Schaltung nie ohne LED betreiben, da sonst beim Anschluß einer LED, diese zerstört wird
Und wenn sich sogar das Gehäuse verfärbt hat, dann lagen die Temperaturen deutlich über 85°C, dafür ist die Platine und die Bausteine nicht ausgelegt. Der IC muß zwangsläufig den Hitzetod sterben
Darum nehme man einen 0815-SMD-Kühlkörper, z.B. 5mm SMD Kühlkörper oder größer und klebe diesen mit Wärmeleitkleber auf den IC. Ist x-fach effektiver als überhaupt kein Kühlkörper. Ich würde in einem Versuchsaufbau erstmal die Temperatur am IC oder später am Kühlkörper messen. Die Temperatur sollte die 50°C nicht überschreiten, dann gibt es auch keine Problem mit der Lebensdauer. Evtl. müssen auch noch Lüftungsöffnungen in das Batterie-Gehäuse der Grubenlampe.
Es spricht schon für die Qualität der Schaltung, dass sie 9 Tage a 6,5 - 8 Stunden ohne jegliche Kühlung überlebt hat.
Als Alternative gäbe es noch den LT1073-5, damit kann man relativ einfach einen Step-Up-Wandler basteln, der bis zu 1000mA Stromspitzen liefert.
- LT1073-5.jpg (28.9 KiB) 4382 mal betrachtet
- ungedingt einen Kühlkörper auf den IC kleben!!!
- KEIN 100 Ohm Widerstand an ILIM sondern einfach eine Verbindung an "+"
- eine Induktivität mit 100µH anstatt der 68µH
- einen Elko 470µF 16V anstatt des 100µF
- zusätzlich einen Elko 10µF 16V parallel zur Eingangspannung
- Schaltung nie ohne LED betreiben, da sonst beim Anschluß einer LED, diese zerstört wird
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85°C überlebt so ein IC eigentlich bequem Jahrelang. Wenn die Platine schon verfärbt war, dann wird's wohl weit über 100°C gehabt haben...
dagegen könnte vergießen helfen, ein Kühlkörper im Innern, der seine Wärme dann auch nicht loswird bringt ja nichts. Lieber die Wärmeisolationsschicht "Luft" beseitigen und die Abwärme ans Gehäuse führen.
Eine Belüftung fürs Batteriefach für eine Grubenlampe? Muss das wg. EEx nicht Luftdicht sein? Darf man da eigentlich überhaupt dran rumbasteln?
Der Schaltregler ist nicht zwangsläufig ein "2106F", auf SMD-Bauteilen wird oft aus Platzmangel ein Code benutzt, den findet man dann manchmal (leider nicht immer) auch im Datenblatt wieder.
Es hätte fast ein LM2731 (Datenblatt) von national semiconductor sein können. Leider hat der aber den 6. dickeren Pin nicht.
Maximal zulässige Betriebstemperatur ist 125°C. Wenn es so "kühl" bliebe würde das Ding sicher nicht schon nach 8 Tagen schon kaputt sein... Ein thermal shutdown wäre beim LM2731 auch integriert gewesen.
Der hier (AME5140) wäre auch noch verdächtig, Pinout passt aber wieder nicht...
Und das wäre Ihr Preis gewesen, wenn der ausgangsstrom nur 50 mA wären (und alle 6 Beinchen gleich groß)
Der 2106F (bzw. der boost converter, der sich hinter diesem Code verbirgt) scheint gut versteckt zu sein...
dagegen könnte vergießen helfen, ein Kühlkörper im Innern, der seine Wärme dann auch nicht loswird bringt ja nichts. Lieber die Wärmeisolationsschicht "Luft" beseitigen und die Abwärme ans Gehäuse führen.
Eine Belüftung fürs Batteriefach für eine Grubenlampe? Muss das wg. EEx nicht Luftdicht sein? Darf man da eigentlich überhaupt dran rumbasteln?
Der Schaltregler ist nicht zwangsläufig ein "2106F", auf SMD-Bauteilen wird oft aus Platzmangel ein Code benutzt, den findet man dann manchmal (leider nicht immer) auch im Datenblatt wieder.
Es hätte fast ein LM2731 (Datenblatt) von national semiconductor sein können. Leider hat der aber den 6. dickeren Pin nicht.
Maximal zulässige Betriebstemperatur ist 125°C. Wenn es so "kühl" bliebe würde das Ding sicher nicht schon nach 8 Tagen schon kaputt sein... Ein thermal shutdown wäre beim LM2731 auch integriert gewesen.
Der hier (AME5140) wäre auch noch verdächtig, Pinout passt aber wieder nicht...
Und das wäre Ihr Preis gewesen, wenn der ausgangsstrom nur 50 mA wären (und alle 6 Beinchen gleich groß)
Der 2106F (bzw. der boost converter, der sich hinter diesem Code verbirgt) scheint gut versteckt zu sein...
Hallo,
hast du eigentlich einmal nachgemessen welches Bauteil auf dem Print das zeitliche gesegnet hat? Könnte es nicht auch die Diode oder der Kondi sein?
Wenn es tatsächlich der IC ist, mach mal eine Effizienzmessung, sprich miss LED-Strom und Spannung, sowie Eingangsstrom und Spannung und vergleiche die Werte bei unterschiedlicher Batteriespannung. Wenn die Effizienz unter 85% liegt, dann wird es wohl an der Kühlung eines der Bauteile liegen.
Grüße
Fasti
hast du eigentlich einmal nachgemessen welches Bauteil auf dem Print das zeitliche gesegnet hat? Könnte es nicht auch die Diode oder der Kondi sein?
Wenn es tatsächlich der IC ist, mach mal eine Effizienzmessung, sprich miss LED-Strom und Spannung, sowie Eingangsstrom und Spannung und vergleiche die Werte bei unterschiedlicher Batteriespannung. Wenn die Effizienz unter 85% liegt, dann wird es wohl an der Kühlung eines der Bauteile liegen.
Grüße
Fasti
Liebe Freunde,
erst einmal allerbesten Dank für all Eure Hinweise. Einige der Vorschläge sind für mich schon wirklich ganz brauchbar. Vor allem die Kühlung des SMD-IC mit einem SMD-Kühlkörper auf dem Gehäuse scheint mir eine allererste und wirksame Maßnahme gegen Überhitzung zu sein. Ob das Aufsetzen mittels Kleben allerdings ausreichen wird, muß sich erst beweisen. Übrigens lief die zweite Platine immerhin einen Monat mit 6,5 h im Durchschnitt bis teilweise 10 Stunden täglich am Stück, nachdem ich dieselbe so eingebaut hatte, daß meiner Meinung nach genügend Luftkonvektion möglich war. Ich sehe mittlerweile das Problem reinweg in der schnellen Abführung der Wärme vom IC-SMD-Gehäuse. Nur dieses Teil ist defekt gewesen. Die Schottkydiode. der Kondensator, die Spule und die beiden Widerstände waren völlig i.O. Im Gehäuse des Lampenkopfes ist genügend Luft zum Kühlen (reichte ja auch problemlos für den SSC-P4-Betrieb mit immerhin 800 mA innerhalb desselben Lampenkopfes) und auch die Wärmeabfuhr über das Kopfleuchtengehäuse ist völlig ausreichend. Ich habe eine der defekten Platinen mal auseinander genommen und habe festgestellt, das die mittigen Anschlußbeinchen des 2106F aus einem stärkeren Stück Blech bestehen, wahrscheinlich aus Kühlgründen. Ich vermute mal, daß die Kühlung darüber und über die per Lötung verbundenen Leiterbahnen der Platine bei kurzzeitigem Taschenlampenbetrieb zwar ausreicht, aber nicht für den harten Dauerbetrieb. Ansonsten ist die Schaltung nämlich einfach als erstklassig zu bezeichnen, auch bezüglich der Effizienz (Eingangsleistung zu abgegebener Leistung an der P4 hatte ich gemessen und liegt bei Eingangsspannungen über 2,2 V bei 85%, bei Spannungen darunter bei immerhin auch noch 80% - die Platine läuft sogar noch mit 0,6V, kann aber dann nicht mehr gestartet werden, sondern erst wieder ab 0,9V ).
Ich will in den nächsten Tagen mal versuchen, an diese Beinchen etwas dickeren Kupferdraht ohne Kurzschlüsse zu produzieren anzulöten, der seinerseits an ein teilweise wassergefülltes (damit es nicht explodiert), verschlossenes Kupferröhrchen als Kühlkörper angelötet ist. Ich glaube, daß Wasserkühlung das Problem in den Griff bekommen kann. Meine bereits vor längerer Zeit vorgestellten anderen Kopfleuchten hatten auch ein, allerdings massive, Wasserkühlung für die jeweils drei Stück verwendeten P4 und funktionieren bis heute ohne jegliche Beanstandung.
Ich hab mal die Platine von der Bestückungsseite her als Bild mit hier eingestellt. Die Anschlüsse 2 und 5 sind als ein Anschluß miteinander verbunden (dickes Blech), die darunter liegende GND-Leiterbahn auf der Platine ist isoliert mit Isolierlack. Interessanterweise ist der Anschluß 6 mit dem Anschluß 5 über die Leiterbahn ebenfalls verbunden! Der Anschluß 4 dient wahrscheinlich als Stromsensor für die Steuerung des IC. Vielleicht weiß jemand etwas näheres dazu? Würde mich freuen, wenn Jemand dazu was weis. Ich will auf alle Fälle eine dauerhaft betriebsfähige Lampe haben!
Ein schönes Wochenende noch, bzw. für das, was davon noch übrig ist.
P.S. Übrigens Ex-Zulassung spielt bei der Lampe keine Rolle, da sie nur im nichtexplosionsgefährdetem Bergbaubereich Verwendung findet. Im übrigen zielen ja meine Bemühungen gerade darauf, keinerlei Veränderungen am mechanischen Aufbau des Industriegehäuses der Lampe vorzunehmen, also auch keine Lüftungslöcher o.ä. Gewalttaten anzubringen bzw. vorzunehmen.
erst einmal allerbesten Dank für all Eure Hinweise. Einige der Vorschläge sind für mich schon wirklich ganz brauchbar. Vor allem die Kühlung des SMD-IC mit einem SMD-Kühlkörper auf dem Gehäuse scheint mir eine allererste und wirksame Maßnahme gegen Überhitzung zu sein. Ob das Aufsetzen mittels Kleben allerdings ausreichen wird, muß sich erst beweisen. Übrigens lief die zweite Platine immerhin einen Monat mit 6,5 h im Durchschnitt bis teilweise 10 Stunden täglich am Stück, nachdem ich dieselbe so eingebaut hatte, daß meiner Meinung nach genügend Luftkonvektion möglich war. Ich sehe mittlerweile das Problem reinweg in der schnellen Abführung der Wärme vom IC-SMD-Gehäuse. Nur dieses Teil ist defekt gewesen. Die Schottkydiode. der Kondensator, die Spule und die beiden Widerstände waren völlig i.O. Im Gehäuse des Lampenkopfes ist genügend Luft zum Kühlen (reichte ja auch problemlos für den SSC-P4-Betrieb mit immerhin 800 mA innerhalb desselben Lampenkopfes) und auch die Wärmeabfuhr über das Kopfleuchtengehäuse ist völlig ausreichend. Ich habe eine der defekten Platinen mal auseinander genommen und habe festgestellt, das die mittigen Anschlußbeinchen des 2106F aus einem stärkeren Stück Blech bestehen, wahrscheinlich aus Kühlgründen. Ich vermute mal, daß die Kühlung darüber und über die per Lötung verbundenen Leiterbahnen der Platine bei kurzzeitigem Taschenlampenbetrieb zwar ausreicht, aber nicht für den harten Dauerbetrieb. Ansonsten ist die Schaltung nämlich einfach als erstklassig zu bezeichnen, auch bezüglich der Effizienz (Eingangsleistung zu abgegebener Leistung an der P4 hatte ich gemessen und liegt bei Eingangsspannungen über 2,2 V bei 85%, bei Spannungen darunter bei immerhin auch noch 80% - die Platine läuft sogar noch mit 0,6V, kann aber dann nicht mehr gestartet werden, sondern erst wieder ab 0,9V ).
Ich will in den nächsten Tagen mal versuchen, an diese Beinchen etwas dickeren Kupferdraht ohne Kurzschlüsse zu produzieren anzulöten, der seinerseits an ein teilweise wassergefülltes (damit es nicht explodiert), verschlossenes Kupferröhrchen als Kühlkörper angelötet ist. Ich glaube, daß Wasserkühlung das Problem in den Griff bekommen kann. Meine bereits vor längerer Zeit vorgestellten anderen Kopfleuchten hatten auch ein, allerdings massive, Wasserkühlung für die jeweils drei Stück verwendeten P4 und funktionieren bis heute ohne jegliche Beanstandung.
Ich hab mal die Platine von der Bestückungsseite her als Bild mit hier eingestellt. Die Anschlüsse 2 und 5 sind als ein Anschluß miteinander verbunden (dickes Blech), die darunter liegende GND-Leiterbahn auf der Platine ist isoliert mit Isolierlack. Interessanterweise ist der Anschluß 6 mit dem Anschluß 5 über die Leiterbahn ebenfalls verbunden! Der Anschluß 4 dient wahrscheinlich als Stromsensor für die Steuerung des IC. Vielleicht weiß jemand etwas näheres dazu? Würde mich freuen, wenn Jemand dazu was weis. Ich will auf alle Fälle eine dauerhaft betriebsfähige Lampe haben!
Ein schönes Wochenende noch, bzw. für das, was davon noch übrig ist.
P.S. Übrigens Ex-Zulassung spielt bei der Lampe keine Rolle, da sie nur im nichtexplosionsgefährdetem Bergbaubereich Verwendung findet. Im übrigen zielen ja meine Bemühungen gerade darauf, keinerlei Veränderungen am mechanischen Aufbau des Industriegehäuses der Lampe vorzunehmen, also auch keine Lüftungslöcher o.ä. Gewalttaten anzubringen bzw. vorzunehmen.
- Platine des Aufwärtsreglers
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Sailor
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- Beiträge: 9427
- Registriert: Di, 28.11.06, 22:16
- Wohnort: Saarland, Deutschland und die Welt
Nach den Platzverhältnissen zu urteilen könnten Kupferspiralen, wie ich sie in diesem Beitrag vorgestellt habe, schon ausreichend Wärme abführen.
Wenn sie mit einem Ende frei in der Luft hängen, sollten sie auch das Schwingverhalten nicht (entscheidend) verändern.
Wenn sie mit einem Ende frei in der Luft hängen, sollten sie auch das Schwingverhalten nicht (entscheidend) verändern.
Hallo liebe LED-Fetischisten!
Der Vorschlag von Sailor mit den Kupferspiralen war schon einleuchtend. Auch der mit den SMD-Kühlkörpern. Hatte nach den Hinweisen eigene Kühlkörper einfachster Bauweise (zweimal abgewinkeltes 0,5 mm Cu-Blech, ca. 5 mm breit und gesamt ca. 1,5 cm lang) auf dem Schaltkreis mit Wärmeleitkleber befestigt und alles ist bestens! Keine Ausfälle mehr trotz ununterbrochenem Dauerbetrieb seit Ende Juni - Spitze!!! Alles nur zu empfehlen. Anbei noch ein Bildchen. Vielen Dank für Eure Anregungen und ein herzliches Glück Auf! sendet Euch dre Stollnfex aus dem Berg-Erlebnis Markt Höhler in Bad Lobenstein / Thüringen! www.markthoehlerlobenstein.de
Der Vorschlag von Sailor mit den Kupferspiralen war schon einleuchtend. Auch der mit den SMD-Kühlkörpern. Hatte nach den Hinweisen eigene Kühlkörper einfachster Bauweise (zweimal abgewinkeltes 0,5 mm Cu-Blech, ca. 5 mm breit und gesamt ca. 1,5 cm lang) auf dem Schaltkreis mit Wärmeleitkleber befestigt und alles ist bestens! Keine Ausfälle mehr trotz ununterbrochenem Dauerbetrieb seit Ende Juni - Spitze!!! Alles nur zu empfehlen. Anbei noch ein Bildchen. Vielen Dank für Eure Anregungen und ein herzliches Glück Auf! sendet Euch dre Stollnfex aus dem Berg-Erlebnis Markt Höhler in Bad Lobenstein / Thüringen! www.markthoehlerlobenstein.de
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- Kühlblech am Treiber
Dieser Wandler scheint ideal für mein Vorhaben mit der Taschenlampe zu sein. Den Platz habe ich in der Lampe auch.
Könntest Du mir bitte mal genau sagen, wo Du diesen Wandler her hast bzw welcher das jetzt genau ist - die kleine Modifizierung mit dem Kühlblech lässt sich bei mir schnell realisieren, zumal ich die Temperatur über das Gehäuse abführen kann.
Könntest Du mir bitte mal genau sagen, wo Du diesen Wandler her hast bzw welcher das jetzt genau ist - die kleine Modifizierung mit dem Kühlblech lässt sich bei mir schnell realisieren, zumal ich die Temperatur über das Gehäuse abführen kann.