LED-UV-Belichter

Da bei meinem Ring-O - Langzeitpojekt nun ein paar Platinen gemacht werden müssen, muss erstmal ein UV-Belichter her.

Ich habe mich für den Selbstbau eines LED-Belichters entschieden und gleich mal reichlich (300) UV-LEDs mit 390 +/- 5nm und 25° Abstrahlwinkel bestellt.

Das Gerät soll max. Euro-Karten belichten, und ich werde diagonal versetzt 10x16 und 9x15 LEDs auf ein Lochraster löten und zu Strängen von 10 bzw. 9 LEDs verlöten, sodass die Leitungen recht einfach gehalten werden können.

Das Ganze wird mit ca. 36V versorgt und ggf. mit einem Lüfter gekühlt. Immerhin fallen ca. 30W an.

Keine Ahnung, wie lange man damit belichten muss. Gleichmäßig sollte es so wohl werden, da die LEDs 25° LEDs sind und eng zusammen stehen.

Eine Frage wäre noch, ob man nicht doch von einer größeren Fläche als 160x100 leuchten sollte, da ja bei 1:1 die Mitte der Platine mehr Licht bekommt, als die Ränder, die ja auf einer Seite kein Licht von den Nachbarn bekommen. Hier können aber wohl auch Spiegel helfen.

Zur Not müssen am Rand eben noch ein paar Extra-LEDs hin, oder die inneren LEDs mit Parallelwiderständen etwas abgeschwächt werden.

Bin gespannt.

Sigo


[titel zum verschieben wie gewünscht geändert - 12.10.07 - 15:00 - damaltor]

das led zeugs liegt jetzt voll im trend. vor 1 jahr hat mir mein elektronikhändler davon abgeraten. jetzt fang ich aber damit an.

Inzwischen sind die UV-LEDs eingeflogen und im 10,24 x 10,24mm Raster auf eine 160x100mm Streifenrasterplatine gelötet.

Entgegen obiger Planung habe ich nun 10 Stränge zu je 16 UV-LEDs realsiert, da dies eine sehr einfache Verschaltung mit Hilfe der Leiterbahnstreifen erlaubt. (Fotos folgen)

Eben habe ich folgende Antsteuerschaltung zusammengebaut:

Bild hier  

Der 30VA 2x20V [@220V) Ringkerntrafo lag noch rum. Die rechnerische Nennspannung würde DC ca. 57V betragen. Ich setze darauf, dass im Leerlauf bzw. bei halber Last noch ein paar Volt mehr anliegen, denn es ist etwas knapp dimensioniert. Eigentlich wären 2x22V besser.

Die LEDs brauchen gemessen ca. 54-55V, die Stromquelle ca. 1,5V. Da geht die Regelreserve gegen Null.

Aber erstmal sehn, was rauskommt. Zur Not müssen noch 5V aus einem kleinen Würfelzucker "zugefüttert" werden.

Die Schaltung kann natürlich für jede kleinere Anzahl von LEDs umdimensioniert werden. Hierbei ist zu beachten, dass über T2 bis T11 max. ca. 16V abfallen dürfen, besser <10V. Sonst wird es den Transistoren zu warm. R1 muss angepasst werden, so dass ca. 3-5mA fließen.

Die Eingangsspannung muss angepasst werden.
U= muss ca. 3V * Anzahl Dioden + 5V betragen.

Es können auch problemlos mehr als 10 Stränge betrieben werden. G.g.f. muss T1 dann gekühlt werden.

Evtl. ergänze ich die Schaltung später um einen ATtiny als Timer.

Sigo

Inzwischen habe ich alles zusammengelötet und es funzt:
(3 von 160 LEDs leuchten nicht. Die muss ich gleich kontrollieren / austauschen).

Bild hier  

Die Antsteuerplatine wird unter die LED-Platine geklappt und mit der entsprechenden Distanz montiert.

Da nichts über die 160x100mm übersteht, kann ich weitere LED-Platine daneben setzen. Der Trafo kann auch noch 2-3 weitere LED-Boards versorgen, sodass pro Stang (16 Dioden) nur noch ein Transistor und ein Emitterwiderstand nötig wären.

Aktuell überlege ich, ob ich nicht doch z.B. auf 140 x 200 gehen soll, das wären dann nochmal 120 Dioden. Dann wäre sichergestellt, dass auch am Rand einer 160x100 Platine noch gleiche Verhältnisse herrschen wie in der Mitte. Die dafür nötigen zusätzlichen 120 LEDs habe ich noch.
Und, wie gesagt, anbauen ist kein Problem.

Die Alternative wäre, dass ich die Rand-LEDs ein klein wenig heller machen könnte. Durch einen Shunt je Strang, der eine kleine Portion des Strangstroms an den inneren 14 LEDs vorbeileitet, würden die ein wenig dunkler als die beiden äußeren.

Ich denke aber, dass beides nicht nötig sein wird. Was meint ihr?

Jetzt geht es ans Gehäuse. Nicht unbedingt mein Hobby, aber auch... wischtisch.

Und einen Timer werde ich auch machen. Ist doch sehr sinnvoll für reproduzierbare Ergebnisse.

Ach ja, wer kann mir einen Anhaltspunkt für die Belichtungszeit (nur Größenordnung) geben? Probieren muss ich es ja eh.

Sigo

PS: Da das UV-Licht wirklich nicht gut für die Augen ist, habe ich mir eine Sonnenbrille mit UV-Schutz angezogen, besser als nix. Natürlich sollte man auch damit nicht direkt und nur sehr sehr kurz in die LEDs gucken.

Hi

ich habe meinen Belichter nur auf 1/2 größe groß gebaut. Also am Wochenende werde ich die platine ätzen.
Wie ist das jetzt mit den rad leds? soll ich innen 1 Ohm oder so mehr nehmen damit außen heller ist?

AIch hab nochwas nicht soo optimal gemacht. Geplant war die speißung aus einem 12V Netzteil.
Jetzt habe ich immer 3 Leds in Serie+Widerstand.
Die Leds haben laut Internet eine Durchlasspsannung von 4,1V.
Welche Widerstände sollte ich nehmen oder brauch ich eine höhere Spannung? (besser wär nicht).
Ohne Widerstände solls ja leicht durchbrennen können.

Thomas

Hallo Thomas, einen Widerstand brauchst du auf jeden Fall IMMER.
Das mit dem außen heller, solltest du erstmal außen vor lassen. Das macht die Sache nur komplizierter. Wenn dann dachte ich bei mit, einen kleinen Teil des Stroms an den LEDs vorbeizuleiten. In meinem Fall wären dass 14 LEDs, welche mit 20mA betrieben werden. Von den 20mA würde ich z.B. 1mA oder so vorbeileiten. Bei 1mA wären das in meinem Fall 14*3V/1mA = 42kOhm als Parallelwiderstand. Aber das mache ich nur, wenn ich überhaupt einen Unterschied bemerken sollte. Daher erstmal vergessen!

4,1V für die LED erscheint mir etwas hoch. Meine LEDs haben ziemlich genau 3,2V bei Nennstrom.

Ich würde einfach mal experimentieren. D.h. erstmal einen Strang aus 3 LEDs ans Leuchten bringen.
Hierzu würde ich mal einfach 3V pro LED ansetzen. Es bleiben also 3V für den Widerstand.

Bei I = 20mA sind das: 3V/20mA= 150 Ohm.
Das baust du erstmal auf und misst dann dein Strom der wirklich fließt.
(Dazu kannst du die Spannung über dem Widerstand messen und I ausrechnen: I = U/R)
So kannst du dich an den richtigen Widerstandswert herantasten. Wenn vorhanden, kannst du auch ein 200 bis 500 Ohm Poti nehmen, das du erstmal auf max. Widerstand stellst. Dann LANGSAM runterdrehen und den Strom messen. Wenn der Strom stimmt, kannst du den Widerstandswert mit dem Multimeter messen und dir passen Widerstände aus der Normreihe aussuchen..

Wenn du den Versuch gemacht hast, sage mal, was du herausbekommen hast.

Sigo

Hi!
Danke. Ich werd etwas einfacher machen und mit meinem Netzteil schaun wieviel spannung die 3 leds für 20mA brauchen, danach schau ich welche spannung auf 12V fehlt und rechne dafür den widerstand aus.
nur muss ich da noch etwas warten weil die leds noch nicht ganz bei mir sind. aber sollte in 1-2-3 tagen soweit sein.

Thomas

@ sigo

Da hast du mich ja eingeholt mit deinem belichter ;)

Werde die Tage auch wieder intensiever daran arbeiten.

MFG

g0nz00

Hallo Sigo

Zu deinem Schaltplan.

Kannst Du mir bitte die Funktion von diesem erklären?
Irgendwie habe ich da bedenken...
Würde es nicht besser sein, wenn der Strom für jeden Zweig extra geregelt wird?!

Habe da in der Richtung was gefunden:
http://www.elexs.de/led2.htm
http://www.elexs.de/kap5_9.htm
Oder mit LM317
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ko...leinerstrom=20

l.G. Roberto

Hi Roberto, ich habe ja im Prinzip die 2. Schaltung aus dem Link realisiert.
NUr, dass ich an die Spannungsquelle gleich 10 Transistoren parallel gehangen habe. Alle regeln für sich den Strom ihres Stranges.

Zur Schaltung:
Die 3 Dioden bilden eine Spannungsquelle von ca. 2V (3x 0,66V)
Der Trimmer greift die Spannung an der 3. Dioden ab, man kann also zwischen ca. 1,3V und 2V die Spannung an der Basis von T1 einstellen..

T1 arbeitet als Spannungsfolger, der den Strom verstärkt.
Er bildet sozusagen eine Darlington-Stufe mit allen weiteren Transistoren.
An T1 geht eine Basis-Emitterspannung verloren, es bleiben also nun nur noch ca. 0,66-1,3V übrig.

Diese Spannung liegt nun (analog zum 2. Beispiel deines 1. Links) an den Basen von T2...T11. Wenn der Poti voll auf ist, hast du praktisch deine Schaltung mit den 2 Dioden..
..nur, dass ich den Strom einstellen kann. Zwischen 0 und ca. 20mA
..und, ich brauche nur einmal die Spannungsquelle für die Basisspannung.

Die jeweiligen Transistoren T2..T11 regeln alle für sich allein den Strom durch ihre LED-Kette..
Je nach Potistellung ergibt sich an den Emittern eine Spannung von 0..0,66V (da ja wieder eine Emitterspannung abzuziehen ist).

Der Strom wird nun genau so hoch, wie wie (Ub - Ube)/ R
in diesem fall also 0...0,67V geteilt durch 30 OHm. Kannste ja mal nachrechnen..

Sigo

Hast Du eigentlich irgendwelche Hinweise zur optischen Leistungsdichte, also der Intensität des Strahlers?
Bei der hohen Dichte an LEDs müßte sich ja schon bei relativ geringem Abstand eine gleichmäßige Ausleuchtung ergeben und damit dann auch eine hohe Lichtleistung.

Es wäre schön, wenn man einen solchen Wert dann in eine optimale Belichtungsdauer umsetzten könnte. Ich habe auch gesehen, dass der Strom einstellbar ist, dann eben bei 20mA.

Ein Bisschen Sensationslust ist in der Frage schon auch dabei, wenn beispielsweise die optimale Belichtungsdauer dann 9,6 Sekunden oder 5,7 Sekunden wird.
Manfred

Hallo Sigo

Ja, hast recht!
Hatte nicht bedacht, dass jede Ledkette durch den jeweiligen Emitterwiderstand geregelt wird.

Doch eine gute Schaltung :-)

l.G. Roberto

Zitat:

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Zitat von g0nz00

@ sigo

Da hast du mich ja eingeholt mit deinem belichter ;)

Werde die Tage auch wieder intensiever daran arbeiten.

MFG

g0nz00

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Nein, noch habe ich keine Platine belichtet.
Und das Gehäuse fehlt auch noch.
Bei deiner Konstruktion ist der Designfaktor eindeutig größer.

Sigo

@ Manfred,

wieso ausgerechnet 9,6 bzw. 5,7s? Wegen der Größenordnung?
Deshalb ja der Trimmer. LOL. Dann kann ich es auf glatte Sekunden abgleichen. O:)

Leider habe ich bisher noch keine Versuche machen können.
Sobald ich was habe, melde ich mich.

Eigentlich habe ich die LEDs nur so dicht gemacht, weil ich irgendwo gelesen hatte, dass jemand mit einem 17,5mm Raster noch nicht so ganz zurfrieden war. Und da die LEDs (auch dank des starken Euro) so günstig waren, hab ich halt ein paar mehr genommen. ;).


@ Roberto, na siehste.
Die anderen Schaltungen wären alle aufwändiger gewesen, bei schlechterem Gesamtwirkungsgrad.

Wichtig ist bei der hohen Spannung nur, dass T1 spannungsfest genug ist. Der BC546 ist mit 80V aber ausreichend. Die anderen Transistoren könnten auch billigere Typen sein.

Sigo

Manfred, anbei die Daten der verwendeten LEDs:

Products Number LE-DS007
Products Name 100x Ultra Bright UV LEDs, 5mm, clear
Emitted Color UV
Size (mm) 5mm
Lens Color Water Clear
Peak Wave Length (nm) 385 ~ 395
Forward Voltage (V) 3.2 ~ 2.2
View Angle About 25°
Luminous Intensity (mcd) About 1500
Max continuously current 25mA
Max peak current 75mA
Item Net Weight 31g/1.09oz

Kannst du daraus was errechnen?

Gruß Sigo

Relevant sind dabei ja neben der Wellenlänge von 390nm die 1500mcd mit den 25°.

Da die mcd auf die Empfindlichkeit des Auges bezogen sind sollte man die photometrische Größe candela in Leistung pro Fläche (in W/m² also in die Intensität) umrechnen. http://de.wikipedia.org/wiki/Candela
Das ginge über die "Hell-Empfindlichkeit" des Auges. http://de.wikipedia.org/wiki/Hellempfindlichkeit
Bei 390nm ist hierfür nur meistens kein ablesbarer Wert zu erkennen was die Umrechung erschwert. Deshalb wollte ich auch fragen, ob jemand den Umrechnungsfaktor kennt. (Die Empfindlichkeit des Photolacks käme ja bei Strahlern unterschiedlicher Wellenlänge noch dazu.)

Immerhin wäre ein Vergleich auf der Basis der stets angegebenen mcd Werte bei 390nm möglich. Die eigentliche Umrechnung auf eine andere Strahlungsquelle gleicher Wellenlänge könnte dann über die optimale Belichtungsdauer erfolgen.

Die Leuchtdichte mit den vielen LEDs kommt mir etwas hoch vor, deshalb die geschätzten Zeiten im Sekundenbereich. Ich hatte früher mal daran gedacht, die Belichtung mit einer Blitzröhre oder mehreren zu machen, bei Blitzen der Dauer von wenigen ms hätte man dann wohl auch eine sehr kurze Gesamtbelichtungszeit gehabt.

Ich bin auf alle Fälle mal gespannt was für Werte dann herauskommen.
Manfred

Es hat sich gezeigt, dass T1 nicht nötig ist, da die Verstärkung der BC546B so hoch ist, dass sie auch direkt an das Poti angeschlossen werden können.

Der Schaltplan sieht nun so aus:
Bild hier  

Der Trimmer kann auch entfallen, wenn man eh mit dem max. Strom arbeiten möchte. Es hat allerdings in der Aufbauphase seine Vorteile, wenn man die LEDs auf fast Null trimmen kann.

In der angegeben Dimensionierung habe ich einen max. Strom von ca. 18,9mA gemessen. Wer sich an die (bei Raumtemperatur) erlaubten 25mA ranrobben möchte, kann die Emitterwiderstände auch mit 27 Ohm (ca. 21mA) oder 22Ohm (max. ca. 26mA) wählen. Ich denke aber, dass das so OK ist. Ich will ja keine Rekorde aufstellen...

3 LEDs waren defekt, bzw. beim Löten kaputtgegangen.
3 weitere hatten einen Knacks und waren deutlich dunkler.
Nachdem diese LEDs ausgetauscht waren, sind nun alle (sichtbar) gleich hell.

Ich vermute, dass es am Lösten lag. Denn ich habe sie aus mech. Gründen ja ohne Distanz direkt auf die Platine gelötet. Obwohl ich hinreichend geübt im Löten bin und auch kurze Lötzeiten geachtet habe, scheinen die LEDs da sehr sensible zu sein. Evtl. könnte man mit einer 2. Punktrasterplatine arbeiten, die auf 10mm Distanz zur Hauptplatine montiert wird. Wenn man dann die LEDs (vorher) einfädelt, sind alle auch gleich ausgerichtet und eben viele kühler.

Sigo

Heute habe ich mir im Obi einen kleinen Lagerkasten geholt (den Tipp habe ich hier in einem anderen Thread gelesen), den Belichter da hinein montiert. Nicht gerade desingpreisverdächtig, aber dennoch funktional genug, für die wenigen Male, die ich ihn brauche.

Bild hier  

Das ist die erste Platine (90s@19mA, doppelte Inkjetfolie)
Bild hier  

Mit Nacharbeit ist die Platinen verwendbar. Die Stellen, die nicht richtig geätzt wurden, waren schon im Layout sehr kritisch und die Folien sind ein wenig gegeneinabder verrutscht.

Die CU-Flächen sind absolut kompakt, keine Löcher. Daher kann ich beim nächten Layout noch dünnere Leiterbahnen und größere Lücken realisieren.

Ich werde nun nochmal versuchen, nur eine Folie zu verwenden.
Weiterhin probiere ich nochmal längere Belichtungszeiten aus.

Insgesamt bin ich erstmal mit den Ergebnissen zufrieden.

Optimierung folgt.

Sigo

meinen glückwunsch sigo, in 90sec, das sieht klasse aus.

Wenn die Folien verrutscht sind dann wird das ja noch besser ;)

hoffe ich bekomme auch solch gute ergebnisse hin.

schöne glatte kanten und linien.

Mein chef hatte vor kurzen mit der Tonertransfermethode gearbeitet und das war grausam Leiterbahnen wie die westküßte von Norwegen.

weiter so.

g0nz00

Ja, tolle Sache 90s und es ist keine Stelle zu sehen die zu wenig Licht bekommen hätte.
Das mit der doppelten Folie ist dann wohl ein Problem.
Berichte bitte weiter.
Manfred

verschoben, wie gewünscht. 12.10.07, 15:00h

Shadow topic ist im alten forum geblieben.

mfg

Weil ich danach gefragt wurde, hier noch eine Skizze der Streifenrasterplatine.

Bild hier  

Mit dieser Anordnung ist der Aufbau ohne viel Aufwand möglich.

Wichtig ist, dass ihr nach dem Bohren sorgfältig alle Cu-Späne entfernt. Am besten mit einer Messing-Drahtbürste und Pinsel o.ä.

Viel Spaß beim Nachbau.

Sigo

Hallo, bin grad auch am sowas bauen.. sind dennd ei Konstantstromquellen wirklich nötig ??
wenn ich je 10 LEDs mit vorwiderstand in reihe schalte und davon dann 10 parallel sollte das doch tun ?? is dann die lebensdauer vielciht nich soo supi wie bei dir, aber als einfachlösung ok oder ??

Klar geht das auch...
Du musst halt nur schauen, dass du ein paar Volt an den Widerständen verbrätst, denn sonst könnten die Stromunterschiede in den Stängen halt größer sein, da die Durchlassspannungen der LEDs schonmal schwanken.
Man kann ja auch messen, wo man liegt und die Widerstände einfach anpassen.

Viel Spaß beim Bauen. Das Teil möchte ich nicht mehr missen. Tuts super.
Ach und die LEDs sind aus Hong-Kong über ebay gekauft.

Gruß Sigo

Hallo!

Meine "alte" Nitraphot Lampe hat den Geist aufgegeben. Wo bestellt ihr diese UV-LED's ? (150Stk müssen ja extrem teuer sein!)


Grüße

LEDs gibt es günstig bei Ebay, z.B. 325 5mm UV-LEDs (600mcd) ab 1€.
Man muss nur danach suchen...dann findet man auch gute Preise.

LG
Teri

Hí, ich hatte 300 Stk in Hong-Kong über ebay bestellt. Das war inklusive Porto für ca. 17 EUR, wenn ich mich recht erinnere. Injedem Fall deutlich unter 22EUR.
Also nicht sooo teuer.

Giso

led-styling.de

100 leds für 10€ ^^