Vor etwa einem halben Jahr hat Nichia einige neue COB-Module auf den Markt gebracht, die die bis dahin scheinbar unvereinbaren Parameter Effizienz, Farbwiedergabe und Preis endlich unter einen Hut gebracht haben. Bis zu diesem Zeitpunkt hatte ich praktisch nur mit der 757er-Serie von Nichia gearbeitet, die ein optimales Preis-Leistungs-Qualitäts-Merkmal hatten. Da es sich hierbei um Mid-Power-LEDs handelt, war der Arbeitsaufwand immens. Nicht selten hatte ich für eine Leuchte 128 LEDs verarbeitet; bei 2 Lötstellen je SMD-LED kann sich wohl jeder vorstellen, was das für ein Arbeitsaufwand war.
Bei den COB-Modulen reduziert sich der Aufwand auf 2 Lötstellen je Modul, die zudem auch noch viel einfacher auszuführen sind. Abstriche muss man bei der Effizienz machen, trotzdem sind 120 lm/W locker erreichbar. Folglich habe ich einige Projekte mit diesen COB-Modulen aufgebaut.
Bisher habe ich 8 Module verbaut und möchte hier einfach meine Erfahrungen weitergeben. Teile davon wie z.B. das Verlöten lassen sich durchaus auch auf Module anderer Hersteller übertragen.
Die COB-Module enthalten - je nach Typ - zwischen 36 und 216 LEDs auf einem Keramikträger. Für uns "Bastler" sind dabei die Versionen NSBxL121A (121 LEDs) und NSCxJ216A (216 LEDs) am interessantesten. Bei diesen beiden Serien entspricht der Nennstrom weitestgehend dem erhältlicher KSQs.
Die Module bestehen aus einem Keramikträger und den darauf kreisförmig platzierten LED-Chips:
Dass bei diesen Modulen eine ausreichende Wärmeabfuhr erforderlich ist, sollte eigentlich selbstverständlich sein. Eine Effizienz von ca. 120 lm/W entspricht einem elektrischen Wirkungsgrad von etwas über 30%. Der Rest muss an die Umgebungsluft abgegeben werden.
Erste Wahl für mich waren bisher die Kühlkörper SK 572 SA 25 und SK 584 SA 25 mit einem Wärmewiderstand von 1,4 bis 1,8 K/W. Je nach Anwendung habe sich beide Typen bewährt.
Der Keramikträger der Module hat einen sehr niedrigen Wärmewiderstand. Einmal auf dem jeweiligen Kühlkörper montiert, ist ein normaler Lötvorgang kaum noch durchführbar. Die Wärmeenergie des Lötkolbens wird schlicht und einfach viel zu schnell an den Kühlkörper abgeleitet.
Deshalb müssen sowohl die Lötstellen des COB-Moduls als auch das verwendete Kabel entsprechend vorbereitet werden:
Ich verwende bleihaltiges Lot. Auch wenn dieses für industrielle Zwecke nicht mehr zugelassen ist: für Privatanwender hat es dennoch 2 Vorteile:
1. Die Schmelztemperatur liegt niedriger.
2. Eine Lötstelle mit bleihaltigem Lot glänzt nach entsprechender Reinigung, eine bleilose wirkt matt und kann damit von der Qualität der Lötstelle her optisch nicht beurteilt werden.
Zurück zur Vorbereitung:
Das Modul hat vergoldete Anschlüsse; für Kontaktfedern optimal, zum Löten eher nicht. Folglich muss das Gold erst entfernt werden; beim Verlöten einer vergoldeten Lötstelle diffundiert das Gold in die Lötstelle und mattiert diese. Eine Beurteilung der Lötstelle wird dadurch erschwert. Das Prinzip ist simpel: zunächst wird etwas Lötzinn aufgeschmolzen; die entstehende Lötstelle ist eher matt:
Nun wird das aufgetragene Lötzinn mit Entlötlitze entfernt (und damit auch das Gold) und erneut Lötzinn aufgetragen. Zwischendurch wird die Lötstelle mit Isopropanol oder Ethanol gereinigt. Ergebnis:
Wir haben jetzt optimale Lötflächen, auf die wir etwas Lötzinn auftragen.
Das COB-Modul ist damit vorbereitet. Den Anschlussdraht bereiten wir ebenfalls durch Verzinnen vor:
Die bisherigen Schritte werden durch Einsatz von Flussmittel erheblich vereinfacht.
Das COB-Modul wird mit ArcticSilver auf den Kühlkörper geklebt.
An der Lötstelle sowie am verzinnten Draht wird erneut etwas Flussmittel aufgetragen. Die Lötstation (hier: Weller WHS 40D) wird auf 420°C gestellt. Zum Verlöten des Kabels mit dem COB-Modul wird die Lötspitze am feuchten Schwamm gereinigt, mit einem kleinen Tropfen Lötzinn als Wärmebrücke versehen und bei gleichzeitigem Auflegen von Anschlussdraht und Lötspitze die Lötstelle hergestellt. Ergebnis:
Es handelt sich hier um ein Foto mit Blitzbelichtung. Die scheinbar kupferfarbene Verfärbung entspricht real einer glänzenden Zinnoberfläche. Hier noch ein Foto eines verdrahteten 216er-Moduls: