PCB Bestückungsdichte von 2835 SMD LEDs auf Rundplatine

    PCB Bestückungsdichte von 2835 SMD LEDs auf Rundplatine

    Hallo miteinander,

    ich überlege mir eine Rundplatine für weisse 2835 SMD LEDs (2.8x3.5mm) zu machen und würde von den LED Experten hier gerne wissen, wie dicht ich die bestücken kann, ohne dass es zu Wärmeproblemen kommt.
    Dass das letztlich auch von der jeweiligen Montage bzw. Einbausituation der Platine abhängen würde, ist mir klar.
    Mir geht`s hierbei nur um eine eine grobe Einschätzung/Hausnummer.

    LED Daten: If: 60mA, Vf: 3,2-3,6V, P: 0,2W (0,3W max.)

    Ich möchte jeweils 7 Stck. davon in Serie, mit Vorwiderstand an 24V Betriebsspannung betreiben (ggf. etwas mehr, die Ausgangsspannung der meisten SMPS ist ja +/- in kleinem Bereich einstellbar).
    Davon möglichst 4 solcher Stränge parallel (= 28 LEDs) auf einer runden Platine mit ca. 65mm Durchmesser anordnen (= ca. 33qcm PCB-Fläche bzw. ca. 1,2qcm/LED).

    Strom je LED Strang irgendwas zwischen 40mA...60mA = ca. 160mA.....240mA, also ca. etwas <4W bis etwas <6W der gesamten Platine an 24V.

    Ich habe von der Materie wenig Ahnung u. kann das schlecht einschätzen ob das was die Wärmeentwicklung anbetrifft praktikabel wäre.
    Rein gefühlsmäßig würde ich sagen, das ist grenzwertig, müsste aber evtl. gerade so noch gehen.

    Was meint Ihr dazu?
    Geht das und wenn ginge das noch auf einer FR-4 Platine oder bräuchte ich dazu eine ALU kaschierte Platine, evtl. auf kleinem (Rund-) Kühlkörper?

    Gibt`s vielleicht zufällig irgendwo sogar fertige Rundplatinen (in ca. diesem Durchmesser aber evtl. auch etwas grösser oder kleiner) für so einen Anwendungsfall?
    Soooo "exotisch" dürfte das mit parallel geschalteten Strängen von je 7 SMD LEDs in Serie an 24V ja nicht sein...

    Vielen Dank und Grüsse
    Hast du für so eine 2835 LED ein Datenblatt? Mit weniger Bestromung kann man auch auf Alukernplatinen verzichten. Als grober Richtwert ist dann die Hälfte des Maximalstromes drin. Bei Elecrow fertigen sie dir auch ohne Aufpreis FR4 mit 0,6mm Dicke. Daraus habe ich mir für 5630 LEDs Streifenleiterplatten fertigen lassen. Das Exposed Pad habe ich mit Thermal Vias umgeben und die Rückseite dann was an Fläche möglich war, mit eingebunden. Die Streifen dann auf kleine KK montiert, habe ich die LEDs, die für maximal 120 mA ausgelegt waren, mit 75-80 mA rum gefahen.
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D
    Ich habe evtl. vor mit sowas zu experimentieren (HIGH-CRI LEDs):
    yujiintl.com/packages/display/…:asc?led_package=VTC-2835

    Was meintest Du mit "Hälfte des Maximalstromes"? Hälfte von 60mA, also 30mA?
    Weniger Strom ist ja weniger Lichtstärke (Lumen), bräuchte ich wieder mehr LEDs, jedenfalls für gleiche Lichtstärke.
    Da beisst sich die Katze in den Schwanz oder die Platine muss grösser werden oder ich verwende ein ALU-PCB.

    Gibt`s nicht sowas wie ne grobe Faustregel, welche Fläche PCB für welche Verlustleistung einer bestimmter LED Bauteilgrösse benötigt wird oder ist das so speziell und hängt vom genauen Typ der LED ab (+ evtl. noch vom Layout der Platine)?

    Bezügl. Streifenleiterplatte vs. Rundplatine könnte ich mir auch gut vorstellen, dass eine streifenförmige Platine ein besseres Wärmeverhalten (bessere Kühlung) als die selbe Anzahl LEDs auf einer flächenmäßig vergleichbar grossen Rundplatine aufweist. Ist das korrekt?

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „LIGHTON“ ()

    Superluminal schrieb:

    Mit weniger Bestromung kann man auch auf Alukernplatinen verzichten. Als grober Richtwert ist dann die Hälfte des Maximalstromes drin. Bei Elecrow fertigen sie dir auch ohne Aufpreis FR4 mit 0,6mm Dicke. Daraus habe ich mir für 5630 LEDs Streifenleiterplatten fertigen lassen. Das Exposed Pad habe ich mit Thermal Vias umgeben und die Rückseite dann was an Fläche möglich war, mit eingebunden. Die Streifen dann auf kleine KK montiert, habe ich die LEDs, die für maximal 120 mA ausgelegt waren, mit 75-80 mA rum gefahen.

    5630er kann man auch auf einer normalen FR4 1,5mm mit 80mA ohne thermal vias sicher betreiben. Der KK ist der Trick ;)
    Sämtliche Angaben ohne Gewähr und ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

    Kanwas schrieb:


    5630er kann man auch auf einer normalen FR4 1,5mm mit 80mA ohne thermal vias sicher betreiben. Der KK ist der Trick ;)


    Ohne Vias auf FR4, hmmmm.....meinst Du damit einfach einen Kühlkörper flächig auf die unbestückte Seite der FR4 Platine anbringen?
    Ist die Platine dabei einseitig oder zweiseitig bzw. bei zweiseitig vollflächig Kupfer lassen oder spielt das keine Rolle?

    LIGHTON schrieb:


    Gibt`s nicht sowas wie ne grobe Faustregel, welche Fläche PCB für welche Verlustleistung einer bestimmter LED Bauteilgrösse benötigt wird oder ist das so speziell und hängt vom genauen Typ der LED ab (+ evtl. noch vom Layout der Platine)?


    Habe zu dem Thema mittlerweile mehrere Std. mit Tante google verbracht und muss mich mal selbst zitieren, denn ich habe zu meiner obigen Frage gerade was (für mich) Interessantes gefunden.
    Hier ist bei SMD LEDs u. FR4 die Rede von einem Erfahrungswert von 1qmm PCB-Fläche/mW Leistung: ledhilfe.de/viewtopic.php?t=17022

    Kann das jemand hier in etwa bestätigen?
    Wie gesagt, es geht mir als Anfänger nur um eine Hausnummer zur groben Orientierung.

    Wenn ich das auf die ca. 65mm Rundplatine aus dem Eingangspost anwende, ergibt das nämlich das was mir schon mein Bauchgefühl sagte: es ginge (evtl. nur mit verminderter Bestromung), ist aber grenzwertig.
    Ich denke (nein ich bin kein Profi auf den Gebiet) dieser Erfahrungswert kommt ganz gut hin, bzw. der deckt sich mit meiner Abschätzung. Ich will Stücke aus einem 14W/m Stripe zu einem 150mm Durchmesser Rundpanel verbauen, und komme dabei auch auf ca. 1mW/mm2. Trotz dem, dass der Stripe auch ohne Kühlkörper betreibbar sein soll, hatte ich anfangs bedenken. Müsste aber gehen; müsste weil noch nicht getestet.

    Kanwas schrieb:

    5630er kann man auch auf einer normalen FR4 1,5mm mit 80mA ohne thermal vias sicher betreiben. Der KK ist der Trick


    Nach weiterer Recherche bin ich nun draufgekommen, dass die Isolierung bei diesen ALU-PCBs zwischen Kupfer Leitfläche und ALU anscheinend auch nur aus FR4 besteht, ca. 100µ dick.
    Wenn das so ist, müsste es dann doch ungefähr das Gleiche sein, wenn ich einfach eine einseitige 0,125mm dünne FR4 Platine flächig auf ein Stück ALU oder besser gleich einen richtigen Kühlkörper "bappe"?
    Die Frage ist nur wie die FR4 Platine mit dem Kühlkörper verbinden? Kleben, mit wärmeleitfähigem Epoxykleber? Hält das auf Alu? Schrauben? Oder beides?
    0,1mm starkes FR4 wirst du so nicht bekommen. Das wäre mechanisch zu instabil. 0,6mm ist das Dünnste, was ich gesehen habe. Mehrlagenleiterplatten werden zwar ebenfalls zusammenlaminiert, aber ich habe keine Ahnung, wo man das Rohmaterial bekommt.
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D

    Superluminal schrieb:

    0,1mm starkes FR4 wirst du so nicht bekommen. Das wäre mechanisch zu instabil. 0,6mm ist das Dünnste, was ich gesehen habe. Mehrlagenleiterplatten werden zwar ebenfalls zusammenlaminiert, aber ich habe keine Ahnung, wo man das Rohmaterial bekommt.


    BUNGARD 0,125mm FR4 35µ Basismaterial:
    octamex.de/shop/?page=shop/bro…5&/35_%B5m_Cu_kaufen.html

    Ich hatte sowas dünnes an PCB noch nie in der Hand. Ja, dürfte "mechanisch instabil" oder wie in der Beschreibung dazu steht "flexibel" sein.
    Wenn das aber ohnehin auf ein Stück Alublech oder Kühlkörper geklebt werden soll, dürfte Stabilität keine grosse Rolle spielen.

    Superluminal schrieb:

    Das wird schon im Ätzbad spannend, falls das Zeug durch die Oberflächenspannung zunächst schwimmt. Ist es dann unten, wird es sich am Boden festsaugen :evil:

    Wenn es sich an der FR4 Seite festsaugt, könnte mir das nur recht sein. Andersrum wär`s in der Tat etwas blöd. :D
    Aber im Ernst, das wäre das kleinste Problem, da würde mir schon was einfallen.

    Was mich viel mehr beschäftigt ist, wie die Platine anschließend auf das Alu bzw. Kühlkörper kriegen, so dass das eine passable Wärmeübertragung ergibt u. auch dauerhaft hält. :?:

    dottoreD schrieb:


    Wärmeleitkleber?


    Ja, nur hab ich Null Erfahrung mit sowas.
    Auf dem FR4 klebt das bestimmt wie Hölle, nur bin ich mir unsicher wie dauerhaft (Jahre) die Verbindung zum Alu ist?
    Ich könnte mir vorstellen, dass bei einer so relativ grossflächigen Verbindung, alleine durch die ständigen Temperaturwechsel u. die unterschiedl. Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien, die Platine mit der Zeit regelrecht "abgesprengt" oder "abgeschert" wird. Aber wie gesagt, ich habe keine Ahnung.

    Bei dickeren Leiterplatten (bei 0,125mm ist das wohl sinnlos), wäre evtl. eine Alternative zu Wärmeleitkleber: Wärmeleitpaste + Schrauben.
    Rein "gefühlsmäßig" hätte ich dazu mehr Vertrauen als zu nur kleben. Aber (denke ich mir jedenfalls): je dicker die Isolierung bzw. das FR4, je schlechter die Wärmeübertragung auf den Kühlkörper. Zudem: für die Schrauben braucht man auch erst mal den Platz auf der Platine.....
    Nun, Erfahrungswerte habe ich dir auch keine, aber ich meine das Risiko der Absprengung/Abscherung kannst du vernachlässigen. Auf Alu hält der Kleber, schließlich ist er ja dafür da. Eher wird es so sein, dass die verklebte Platine und die Leiterbahnen mechanisch gedehnt, gestaucht werden. Ob das relevant ist (bei 65mm!) wage ich stark zu bezweifeln; aber das kannst du ja mal ausrechnen.

    Und du willst die Teile vermutlich nicht auf eine Mondmission mit +/- 200K schicken ;)