23
Okt
09

Baubericht – Modell 1134680 (3)

wamala_logo

Willkommen zu Baubericht Nummer 3.

Für Neueinsteiger empfiehlt sich sich ein Blick in ersten beiden Teile, um einen Überblick zu bekommen, was sich konzeptionell hinter dem kryptischen Namen verbirgt. Inhaltlich drehten sich die ersten beiden Artikel um die Herstellung des Reflektors für die Unterschale. Zwei Texte zu dem Thema mögen etwas auslandend wirken, für die Produktion der zwei Prototypen wurden jedoch zwei völlig verschiedene Ansätze getestet.

In diesem dritten Teil wird der Fokus auf einem sehr zentralen Thema liegen, der Kühlung. HP-LEDs sind Leistungselektronik und müssen dem entsprechend gekühlt werden. Eine möglichst niedrige Temeperatur ist wichtig um die Lebensdauer der kleinen Lichtschleudern nicht zu sehr zu verringern. Näheres zu der Verarbeitung von HP-LEDs entnehmt bitte dem How-To zu genau diesem Thema.

Die KSQ der Wahl liefert 700mA für 3-4 LEDs. Was man hat, das nutzt man auch. Die Kühlfläche muss also groß genug sein, um ca. 10W abführen zu können. Da die Lampe eher als Deko- und Ambientbeleuchtung gedacht war, spielt die absolute Lichtleistung keine große Rolle. Der Schwerpunkt liegt daher klar auf Lichtfarbe und einer homogenen Ausleuchtung. Warmweiße Seoul P4 LEDs hatte ich gerade auf Halde und da lag es nah, auch solche zu verwenden. Um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen sollten es dann auch gleich 4 von diesen werden, bei 130° Abstrahlwinkel überlappen die Lichtkegel dann noch ausreichend.

WAMALA3_ledbase1

Im ersten Schritt wird ein Sockel für die LEDs gefertigt. Basismaterial ist 8mm Alu aus der Restekiste. Das Loch in der Mitte war schon vorhanden und sollte sich im Laufe der Montage als ausgesprochen hilfreich erweisen. Die Position der LEDs war so gewählt, das sie nach schräg unten aus der Lampe herausstrahlen sollen, um eine möglichst große Fläche des Tisches zu beleuchten. Die angerissenen Linien in den roten Streifen auf dem Aluteil markieren die Bereiche, die angefast werden sollen. Mangels Fräse muss dies alles von Hand geschehen, sprich mit Bügelsäge und Feile.

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Für das Finish des LEDträgers habe ich dann jedoch eine Kantenschleifmaschine verwendet. Schneller und vor allen Dingen sauberer hätte man das von Hand kaum hinbekommen. So ein Gerät eignet sich jedoch nur dafür, die letzten 0,5-1mm abzunehmen, wenn man keine speziellen Metallschleifbänder aufgezogen hat. Ohne Anschlag geht es in diesem Fall auch nicht, das grobe (80er?) Schleifpapier zieht einem das kleine Aluteil ohne groß Federlesen aus der Hand.

WAMALA3_ledbase3

Dank hoher Rotationsgeschwindigkeit des Schleifbandes bekommt man auch mit sehr groben Körnungen eine sehr glatte Oberfläche zu stande. Wenn man diese Teile oft mit bloßen Fingern berühren muss, ist es dringend angeraten die Kanten zu brechen. Direkt nach dem Schleifen sind sie messerscharf und irgendein Finger muss immer dran glauben😉

WAMALA3_spacer1

Die LEDbasis liegt leider viel zu tief in der Oberschale. Ein großer Teil des Lichts wäre dort einfach „hängengeblieben“. Lösung des Problems: Ein „spacer“. Material ist auch Restekistenalu (6mm), dankenswerterweise ebenfalls mit Loch. Grob vorgeschnitten wurde mit der Stichsäge, die restlichen 2-3 mm Übermaß konnten dann auch auf der Drechselbank problemlos abgedreht werden. Gespannt wird mal wieder auf einem Hilfsfutter aus Spanplatte.

WAMALA3_spacer2

Gedreht wird mit einem herkömmlichen Drehstahl in einem speziellen Griffstück…

Das Ding dort in der Mitte…

WAMALA3_stacked

Der Blick nach Innen…  Gehäuse, Spacer und LEDbasis können entlag der alten Achse des Motors mit einer M8 oder M10 Schraube verschraubt werden. Eine solch massive Schraube garantiert einen hohen Anpressdruck und damit auch geringe thermische Übergangswiderstände zwischen den Einzelteilen. Das Alugehäuse soll natürlich ebenfalls als Kühlfläche benutzt werden. Die Kantenlänge der LEDbasis ist so gewählt, dass auf ihr die bekannten Aluminium Stripe-Platinen Platz finden.

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Wie man auf diesen Foto sehr gut erkennen kann, war die Gussoberfläche unterhalb des Spacers alles andere als geeignet, einen guten Kontakt zwischen Spacer und Gehäuse herzustellen. Mangels Fräse musste auch hier wieder zu Hausmitteln gegriffen werden. Der Spacer wurde einseitig mit Schleifpapier beklebt und dann in kreisenden Bewegungen durch das Gehäuse bewegt.

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Dieses Spiel wurde mit verschiedenen Körnungen gespielt, bis eine plane Fläche erreicht war. Die letzten Riefen wurden dann mit Nassschleifpapier und Polierpaste entfernt.

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Im Anschluss an die Schleiferei konnte dann auch der erste Test mit einer LED durchgeführt werden. Die 4Chip Cree- MC-E dürfte in etwa die gleiche Verlustleistung haben wie 4 einzelne Emitter von der Konkurrenz (mit gleichen Chips).

Das Testsetup war noch nicht optimal. Der Spacer war noch nicht poliert, die einseitige Verspannung des Ledträgers führte zu einer kleineren Kontaktfläche und die Schraube selbst war auch noch etwas unterdimensioniert. Die Streuscheibe fehlte ebenfalls noch, verbesserte das Ergebnis jedoch eher in die positive Richtung, da so die Luft besser zirkulieren konnte. Insgesamt war das Ergebnis jedoch ernüchternd. Schon nach wenigen Minuten war der Ledträger ziemlich warm (~ 50°) und auch das Gehäuse hatte sich deutlich erwärmt. Immerhin schienen die Übergangswiderstände nicht all zu hoch zu sein, die Konstruktion noch einmal nachzubessern war jedoch alternativlos.

WAMALA3_kk1

Da an den Übergangswiderständen wohl nicht mehr viel herauszuholen war, musste mehr Oberfläche geschaffen werden. Der Zusatz-Kühlkörper soll im Gegensatz zum Rest der Kühlfläche aus Kupfer gefertigt werden. Die Aussparungen für Presspassungen oder Schrumpfteile wären mir einfach zu aufwendig geworden – jetzt wird verlötet. Die Spaltmaße können dann auch etwas großzügiger gewählt werden. Das Lot füllt wohl auf was ich zu viel weggenommen habe. Mit Aluminium bekomme ich das noch nicht hin, daher der Rückgriff auf Kupferblech.

WAMALA3_kk2

Mit der Feile noch etwas in Form bringen…

WAMALA3_kk3

… und dann grob auf der Grundplatte positionieren.

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Im Anschluss daran kann dann auch gelötet werden. In diesem fall alles hart, das wollte ich eh schon mal lernen und ein KK ist noch was anderes als ein paar Fittings. Die schwarzen Spuren werden nur im Bereich der Kontaktflächen entfernt. Die Patina ist durchaus gewünscht und passt sehr gut zu den ebenfalls schön gealterten Gussteilen.

WAMALA3_fin2

In der Zwischenzeit ließ sich auch eine ordentliche Schraube auftreiben. Die Position des Grundblechs des KKs ist zwischen Spacer und LEDbasis (fehlt hier). Die große Kühlfläche sollte möglichst nah an den LEDs positioniert werden.

WAMALA3_fin1

Der ein oder andere mag sich fragen warum die Kupferrippen regelmäßig angeordnet sind, obwohl es die Aussparungen im Alu nicht sind. Das ist schon bewusst so geschehen, die radial angeordneten Bleche sollen an die einfachen Lüfter erinnern, die sich in ähnlicher Form oft in solchen Motoren finden. Mit dem ZusatzKK gelangt auch Kupfer wieder in den Materialmix, aus dem es mit der Entfernung des Stators verschwunden war.

Ob die Löterei etwas gebracht hat wird sich im nächsten Teil herausstellen.

mfg

RBT

Modell 1134680:

LEDprojekte:

HP-LEDspot
Ambilight
Nachttischlampe

Wissenswertes:

Ledtechnik (1)


9 Responses to “Baubericht – Modell 1134680 (3)”


  1. Oktober 23, 2009 um 8:15 am

    Was für ein Megabericht. Ich bin schon auf das Endergebnis gespannt.

  2. 2 rbt
    Oktober 25, 2009 um 2:16 pm

    ja denke das Projekt ist an und für sich groß und vielschichtig genug, um auch eine entsprechende berichterstattung zu rechtfertigen.

    auf das endergebnis bist nicht nur du gespannt ^^, am 31.10 sollten wir alle (inc. mir) mehr wissen.


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