Welchen Querschnitt bei 10 Ampere ?

  • Hallo,


    ich möchte mir eine Lampe mit 100x0.5Watt LED's (5mm/100mA) bauen.
    Dazu möchte ich die LED's auf einer normalen Platine auflöten.


    Das Problem dabei ist ich weiss leider nicht wie gross der Querschnitt mindestens sein muss damit die Platine bei einem Strom von 10 Ampere und 3.4 Volt nicht zu rauchen anfängt.


    Anbei ein Bild der Platine (normal 2540 DPI)


    Für Tips oder Vorschläge wäre ich sehr dankbar.



    Grüsse: Carsten

  • Also bei 10 Ampere sollte es midnestens 1mm² querschnitt sein, besser wäre 1,5mm².


    es spielt noch die verlegeart des kabels eine rolle.


    freiluft ist es besser gekühlt, als wenn es z.b. hinter einer wärmeisolierenden verkleidung verläuft, oder sogar hintr einem heizkörper durch muß.


    Außerdem solltest du eine schmelzsicherung 10A zwischen trafo und kabel einbauen, am besten in die plusleitung.


    edit: hups, sehe gerade, es geht nicht um die zuleitung zwischen platine und trafo, sondern um die leiterbahnen der platine :oops:


    ich weiß nicht, wie dick das kupfer auf der platine ist, aber ich denke es ist bruchteile von millimetern dick. um also effektiv einen querschnitt von mindestens 1mm² z kriegen,wirst du sie vermtulich so 4-5 millimeter :shock: dick machen :(


    wobei, wie gehabt, die frage ist wirklich, wie dick ist die kupferschicht auf platinen. dann mußt du ucken, mti was du die schichtdicke multiplizieren mußt, um 1mm² ode rbesser 1,5mm² als ergebnis zu kriegen


    nehmen wir an, die kupferschicht wäre 0,1mm dick


    dann wäre die formel 0,1 * x = 1


    in dem fall müßten die leiterbahnen 10mm breit sein :shock:


    Das zweite proble ist: 100 leds a 0,5 watt ergeben 50 watt leistung. bei eine wirkungsgrad von 60% entstehen 20 watt wärme dabei auf dem raum der platine :shock:


    Betreibst du die sache offen, so, das die luftzirkulationd ie sache kühlt, ok.
    im sommer wirds kritisch, im geschlossenen gehäuse erst recht.
    die leds könnten durchbrennen wegen überhitzung!


    im sommer und imgeschlossenen gehäuse wirst du evtl. einen lüfter montieren müssen,der luft über leds und platine weht!



    außerdem soltlest du die leiterbahnen mit lötzinn verdicken und große masseflächen an freien platinensteklen als zusätzliche kühlfläche einplanen.


    ddurch dasverstärken der leiterbahnen mit lötzinn kannst du auch mit schmaleren bahnen auskommen.
    wenn du die bahnen durch verzinnen z. b. auf 0,5mm dicke hochbekommst, würden 2mm leiterbahnbreite bereits reichen für die 10 ampere, und küphlen tuts auch besser \:D/

  • 1.:
    Warum verwendest du keine HighPowerLED ( Cree oder so )
    2.: Der Gesamtstrom von 10A fließt ja nur in der Summe, die kleinen Leiterbahnen, die die LED's mieinander verbinden, müssen ja immer nur 20mA aushalten.




    Gruß Matze1992

    :led: 0815 - Mit der Lizenz zum Löten :led:
    Wer Rechtschreibfehler findet darf sie behalten oder in Ebay verkaufen.

  • Zitat von "Matze1992"

    1.:
    Warum verwendest du keine HighPowerLED ( Cree oder so )
    2.: Der Gesamtstrom von 10A fließt ja nur in der Summe, die kleinen Leiterbahnen, die die LED's mieinander verbinden, müssen ja immer nur 20mA aushalten.




    Gruß Matze1992


    Wieso nur 20mA? Seine 0,5W LEDs werden doch mit je 100mA betrieben...

  • Eine schöne Fleißarbeit hast du dir da gemacht. Sieht wirklich nett aus - leider wird es nicht funktionieren :(
    Die Leiterbahnen, eigentlich ja nur der mittlere Ring, stellt nicht das Problem dar. Bei 35µ Kupfer kannst du die max. 5A an dieser Stelle schon durch 4mm breite Bahnen leiten. Vergiss übrigens das Ammenmärchen mit den verzinnten Leiterbahnen. Lötzinn leitet im Verhältnis zu Kupfer so schlecht, das es gar nichts bringt. Ich möchte das aber hier nicht vorrechnen, da gibt es andere Foren wo das immer wieder gemacht wird :roll: . Wenn die Belastbarkeit nicht reicht nimmt man Platinen mit 70µ oder 105µ Kupferstärke.
    Was nicht funktionieren wird ist die Wärmeableitung durch deine Leiterplatte. Die 0,5W LEDs haben extra starke Leadframes um die Wärme abzuleiten. In deiner Leiterplatte gibt es aber keine Kühlflächen dazu. Wie auch auf der kleinen Fläche. Da diese LEDs, im Gegensatz z.B. zu einer Rebel nur den halben Wirkungsgrad haben, wird auch ein großer Teil der Energie in Wärme abgeführt. Die wirst du aber bei der LED-Dichte in deiner Lampe ohne passende Kühlflächen nicht rausbekommen. :-k
    Statt der 100 LEDs nimm 10-12 Rebel mit passender Optik und setze einen ordentlichen Kühlkörper darunter - vielleicht auch mit Lüfter und du hast eine effizientere und haltbare Lösung.
    Deine Leiterplatte kannst du ja mit normalen 5mm LEDs bestücken; wo du dir schon die Arbeit gemacht hast. Das dürfte aber auch schon ganz schön warm werden.....

  • Warum überhaupt ne Lampe mit sovielen LED's?
    Die 0,5W haben ca. 60Lumen/Watt
    mit High Power LED's kommst du auf knapp über 100Lumen/Watt
    und ne gute Leutstoffröhre bringt ca. 80Lumen/Watt. Wozu also das viele Geld ausgeben für die Platine die 100x 0,5W LED's das Netzteil und die viele Arbeit.
    Das Teil würde dich bestimmt knapp 250€ kosten.

  • 0,5W-LED und noch dazu diese Winzlinge im 5mm-Gehäuse wird man schwer in so enger Anordnung ohne aktive (Lüfter) Kühlung betreiben können, ohne dass sich die 0,5W-LED's stark erwärmen.


    Und eine warme LED sinkt in der Lebensdauer und im Wirkungsgrad nochmal erheblich ab. Das Ganze ist also wirklich nicht ideal.


    Abhilfe: aktive Kühlung (Lüfter)


    oder


    die Leistung der einzelnen LED stark herabsetzen, z.B. auf 0,2 oder 0,3W maximal! Die Lebensdauer des Aufbaus wird es Dir danken.

  • Entweder nen PC-Netzteil oder nen Netzteil mit ner hohen Spannung und mit dem DC/DC Wandler runterstezen.






    Gruß Matze1992

    :led: 0815 - Mit der Lizenz zum Löten :led:
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  • Hallo und vielen Dank für die bisherigen Antworten.


    Ich habe aufgrund der Antworten mein Platinendesign komplett geändert und wesentlich grösser (32x32cm) gestaltet um den Strom besser zu verteilen.


    Ich habe den mittleren Ring komplett entfernt da dieser wohl die grösste Schwachstelle für die 10 Ampere darstellen dürfte.


    Es werden nun jeweils 2 LED's mit einer breiten Leiterbahn verbunden so das die 200mA die die beiden LED's maximal benötigen keinen schaden an der Leiterbahn anrichten können.


    Da einige gesagt haben das ich wohl ein wärmeproblem bekommen werde, frage ich mich nun wieviel Quadratmilimeter Leiterbahnfläche ich pro LED zur ausreichenden kühlung benötige.
    Ich habe bereits Gestern eine dieser 0.5 Watt LED's für einige Stunden in betrieb gehabt und die Temperatur lag bei unter 28 grad celsius.


    Einen Lüfter würde ich nur äusserst ungern einsetzen.
    Falls dieser aber nötig werden sollte würde ich diesen wohl in der mitte der Platine montieren.


    djtechno:
    Ja ich wollte die LED-Lampe offen betreiben, als Deckenfluter oder normale Deckenbeleuchtung.


    Matze1992:
    Dann würde ich gleich die OSRAM LED's verwenden, dort ist mir aber der enorme Kühlaufwand einfach zu gross und zu teuer.
    Zu 2. Ja da stimme ich Dir zu, hab auch das Platinendesign dorthin noch verbessert.
    Ja ein PC-Netzteil sollte locker reichen.


    Andy_KEH:
    Diese so genannten extra starken Leadframes sind leider ziemlich Butterweich wie ich schon feststellen musste.
    Danke für den Vorschlag mit den Rebel aber Ich möchte unbedingt diese 0.5 Watt LED's mit 5mm verwenden. :)


    Hiho:
    Damit ich eine anständige Zimmerbeleuchtung mit LED's habe.
    Ich plane 4 davon pro Zimmer einzusetzen.
    Mich ko.... diese 08/15 OSRAM Halogenglühlampen mit 100 Watt an weil diese so schnell kaputt sind.
    Das gleiche mit meiner Fahrradbeleuchtung die ich bereits gegen eine 3 Watt Luxeon (Vorderlicht) ersetzt habe und die sehr gut mit etwas Elektronik bereits bei Schrittgeschwindigkeit funktioniert.
    Ausserdem können diese ein deutlich helleres Licht produzieren als 3x 3 Watt LED's und die Abstrahlung ist schön breit.
    Hau bloss ab mit diesen drecks Leuchtstoffröhren, so ein Zeugs kommt mir nie ins Haus. Es reicht mir schon das der TFT hier keine LED Hintergrundbeleuchtung hat.
    Ich habe jahrelang unter Leuchtstoffröhren gearbeitet und weiss wovon ich rede.
    Ich habe schon 2 andere modelle mit 5mm LED's fertig gebaut (als Taschenlampenersatz).
    Einmal mit 25x 5mm LED's mit Reflektor und Optik und einmal mit 45x 5mm LED's,
    (meine so genannte anti-Fernlicht Taschenlampe die ich bereits sehr erfolgreich eingesetzt habe). :twisted:
    Ja das mit der Wärmeabgabe muss ich wohl gut "im Auge" behalten.


    Ber:
    Danke für die Tips, ich hoffe 30-35 grad celsius für eine LED sollte nicht zu viel sein.


    Da Original Fighter:
    Das mit der Mischung aus Reihenschaltung und Parallelschaltung ist einleuchtend für mich.
    Ich denke ein PC-Netzteil sollte schon über 30 Ampere bei 5 Volt liefern können.


    ledfreak:
    Also laut Angabe haben die maximal 18 lumen.

  • Naja gut wenn du dir das leisten kannst sind ja doch mind. 800€ pro Raum.


    Ich würde dann aber immer mind. 2 in Reihe schalten, eigentlich besser 3 dann kannste eine 12V Spannungsquelle nehmen.



    Aber was spricht jetzt eigentlich gegen High Power LED's?

  • Mit welchem Programm hast du das Layout erstellt?
    Ich hätte auch Interesse an den beiden Layouts. Ist für diverse Anwendungen ganz nett herzunehmen. Man muss es ja nicht komplett und mit 0,5W LEDs bestücken. Vielleicht könntest du es hier hochladen?!
    Lass dich nicht von Deiner Idee abbringen wenn es dir so am Besten gefällt. Ich habe auch schon einen ganzen Raum taghell mit 5mm LEDs beleuchtet - auch wenn das nicht so effizient ist - mir gefällts!

  • Also bei 10A ist der Verlust durch den Widerstand der Kabel und Platine noch zu beachten. Würde man 3 LEDs in Reihe schalten, so drittelt sich der Strom.


    Mit der Formel P=R*I² würde weniger Energie verbraten werden ( 10 mal weniger in diesem Fall).


    Außerdem geht auch weniger Energie bei den Widerständen verloren wodurch die Hitzeentwicklung nicht all zu groß wird


    Edit: Sowas kann man mit dem Programm Target erstellen.
    Die Target Version von PCB-Pool ist übrigens kostenlos und hat vollen Funktionsumfang.

  • Hiho
    Ja ich weiss das das sehr teuer wird, ich werde die LED's ja nicht gleich alle auf einmal kaufen können.
    Das mit den 12 Volt kann ich wohl in einer neuen Platinenversion übernehmen.
    Werde mich die Tage mal nach einigen guten Netzteilen umsehen.
    Es spricht nichts gegen High-Power LED's, nur möchte ich mir die Kühlung ersparen.


    Andy_KEH
    Ich habe das Layout Freihand mit dem DTP Programm Calamus SL erstellt.
    Dazu habe ich noch das Positioner-Modul verwendet da ich so die gleichmässigen Winkel von 7.2 grad pro 2er LED-Block erhalten habe.
    Ich denke jedes billige Layoutprogramm sollte dazu eigentlich in der Lage sein.
    Ja wenn Du möchtest kann ich Dir die Layouts gerne geben.
    Wer Sie haben möchte kann Sie direkt von meinem Computer downloaden.
    Die Adresse: http://cpx.dyndns.org/Protect/
    In dem Ordner findet Ihr beide Layouts mit einer Auflösung von 2540 DPI.