[Parallel-Port] Transistor für Steuerkreis?

[RoboHolIC]

Das Modul ist 20mm x 20mm plus die kleinen Überstände der Lötfahnen. Es wird leicht auf alle ausreichend dimensionierten Kühlkörper passen. Ich denke dabei an eine Montage auf der planen Rückseite. Kühlkörper gehören
Um das LED-Modul bei Nennleistung dauerbetriebsfest zu bekommen, muss die Summe der einzelnen thermischen Widerstände ( vgl. elektr. Wid.), die zulässige Temperaturdifferenz (vgl. Spannung) und die abzuführende Wärmeleistung (vgl. Stromstärke) analog zum ohmschen Gesetz passen.

Grenzwertige Berechnung:
Der thermische Widerstand (Sperrschicht bis Kühlfläche/Gehäuse) des Moduls beträgt 2,5 K/W. Bei Nennleistung ergibt das eine Temperaturdifferenz von 50K zwischen LEDs und Kühlfläche.
Die Sperrschichten der LEDs dürfen max. 135°C heiß werden. Die Wohnraum-Umgebungstemperatur ist (ohne Gehäuse!) mit 25°C anzunehmen. Daraus ergibt sich eine maximale Betriebstemperaturdifferenz zwischen Sperschichten und Kühlkörperoberfläche von 110K.
Davon gehen 50K bereits auf die Rechnung des LED-Moduls selbst.
Für den restlichen Weg von dessen Kühlfläche durch den Lamellenkühlkörper bis an die Luft sind noch maximal 60K erlaubt. Nach Adam Riese darf der Kühlkörper also nicht schlechter als 60K/20W = 3K/W sein. Das ist das primäre Auswahlkriterium. Form und "Farbe" sind der konstruktiven Freiheit anheim gestellt.
Wärmeleitpaste/folie/kleber bringt in den dünnen Schichten nur kleineK/W-Bruchteile zusätzlichen Wärmewidestand und kann hier vernachlässigt werden.

Wenn das LED-Modul nun doch Dauerbetrieb-tauglich werden soll, ist nochmals ein Blick auf den Arbeitsstrom zu werfen: Die Flussspannung liegt nominal bei 14V, kann auch bis zu 16V betragen. Ich würde noch VOR der Inbetriebnahme das LED-Modul mit einem definierten Strom betreiben, auf Betriebstemperatur kommen lassen, die Flussspannung messen und anhand dessen kritisch nachsehen, ob die U/I-Kurve deines Exemplars nennenswert von typischen Verlauf abweicht. Dann kann man sich noch überlegen, ob evtl. 85% der Nennleistung genügen, damit es (noch) länger lebt oder ob man es quälen will für höhere Helligkeit.

Zur Kompaktlösung: Man kann die Platine via Gewindestangen, Abstandshülsen und einfacher Isolierplatte (zur Not Pappe) mit dem Kühlkörper zu einem halbwegs stabilenStack oder Paket integrieren. Die Gehäuselösung zwingt dich voraussichtlich zur (geräuschvollen) Zwangskühlung.

Wärmeleitpaste ist OK, wenn du sicher bist, dass du die endgültige Montage machst. Ich bevorzuge mittlerweile Wärmeleitfolie (Pads).

[forivinx]

Okay super! Danke für die schöne Erklärung.

Wegen den Gewindestangen etc werde ich denke ich mal in den Baumarkt fahren, wenn der Rest soweit fertig ist.
Ich muss mir erstmal ein Bild davon machen wie das ganze dann aussehen sollte.

Wärmeleitfolie klingt eigentlich echt interessant, aber scheint mir nicht so ganz billig zu sein. Ich werde es erstmal mit Wärmeleitpaste probieren.
Wenn die dann leer ist werde ich mir als nächstes aber auf jeden Fall mal Wärmeleitfolie kaufen, dass könnte glaube ich auch den CPU-Wechsel wesentlich angenehmer machen.

Ich denke ich habe mich nun für den V 7331E als Kühlkörper für die LED entschieden.
Und der Transistor kriegt so nen kleinen Clip, damit ich ihn auf die Platine setzen kann. (MC 725)

[forivinx]

So, die Teile sind natürlich inzwischen angekommen.
Ich bin mir allerdings sehr unsicher, an welche Pins ich meine Schaltung anschließen muss.
Ich hab mir hier im Datenblatt Seite 8 und 9 angeschaut.
Ich vermute mal Pin 24 (GND) ist die Erdung, aber die könnte ich doch gar nicht anschließen, weil nicht einmal mein Netzteil selber eine hat.
Pin 4 (VIO) scheint mir der Plus-Pol zu sein. Und Pin 23 (CB0) wird wohl der erste Bitbangbare Pin sein, bzw mein Minus-Pol?

Also würde die Schaltung so in der Art aussehen:
Bild hier  

[RoboHolIC]

Ich empfehle dir, zunächst das Modul alleine an den PC zu hängen, mit einem Voltmeter ein paar Messungen zu machen und Pins per Software zu steuern, bis du das Modul halbwegs verstanden hast. Wichtig sind für den Anfang die Begriffe "Self Powered" bzw. "Bus Powered" und die Sache mit VIO. Mehr dazu im Folgenden:

GND ist die übliche Bezeichnung für das Bezugspotential in Schaltungen. Das ist fast immer der Minuspol; wird aus EMV-Gründen gerne als Massefläche auf der Leiterplatte ausgeführt. Mit Erde im Sinne der 230VAC-Hausinstallation hat das in erster Linie nichts zu tun. Ein I/O-Pin als Ansteuerungs-Minuspol kann funktionieren, ist aber im allgemeinen grober Unfug. Ein Pin für die Basis (genauer: Basiswiderstand), der Emitter an GND, und fertig.

Eine Spannungsquelle darf aber nicht zusätzlich an der Basis des Transistors hängen; die Steuerspannung kommt ja aus dem bitgebangten Pin des FTDI-Moduls, und zwar bezogen auf GND des Moduls. Daher muss GND an den Emitter.

VIO ist nicht die Modulversorgung, sondern es ist ein Einspeisepunkt für die I/O-Ports. Den kann man mit den +5V der USB-Versorgung verbinden, dann kriegt man 5V-Signale raus. Wenn man niedrigere Spannungspegel in seiner Zielschaltung braucht, kann man VIO an einen internen 3,3V-Regler des Moduls klemmen. Das erspart dann weitere Pegelanpassungen außerhalb - eine seeehr praktische Einrichtung! Für deine Anwendung würde ich +5V an VIO empfehlen. Denn die Ausgangsspannung der Ports ist ohnehin geringer als die nominale Spannung und wird durch die Belastung mit dem Basisstrom nochmals niedriger. Siehe auch Table 4.2.

Bitbang-taugliche Pins scheinen nur die vier Pins CBUS0..3 (bedingt auch CB4) zu sein. Siehe dazu Table 4.4. Dein Vorschlag CB0 ist demnach in Ordnung.

[forivinx]

Super! Danke, für die Aufklärung.
Ich habe jetzt allerdings Angst, dass ich mir das Modul zerstöre wenn ich mit meinem Multimeter aus Versehen mal gegen mehrere Pins komme.
Was besseres als das Multimeter ranzulöten fällt mir gerade echt nicht ein. :/

[RoboHolIC]

Grundsätzlich - da hast du völlig recht - ist ein stabiler mechanischer Aufbau der Elektronik wichtig für Kontaktsicherheit und damit für die Funktionssicherheit.
Nach Möglichkeit nicht direkt die Pins des Moduls anpacken: Diese runden Pins aus Kontaktbronze sind relativ spröde. Wenn man einen recht krummen Pin geradebiegen will, ist der schnell mal abgebrochen. Immer Fassungen verwenden!

- 4mm-Laborstecker ans Multimeter, offene Kabelenden an die gewünschten Pins des Modulsockels löten
( - Aus PCs kann man diese Steckverbinder + Kabel, mit denen Resettaste, HDD-LED etc. vom Mainboard an das Gehäuse verdrahtet werden, ausschlachten.)
geht leider nicht mit Präzisionssockeln
( - Ein Stückchen Flachbandkabel mit Stecker, z.B. altes IDE- oder Floppykabel: Eine Seite auf das USB-Board stecken, am anderen Ende die passenden Adern rausfummeln und abisolieren. Das ist wegen des zweireihigen Aufbaus etwas unübersichtlicher als die erstgenannte Möglichkeit.)
geht leider nicht mit Präzisionssockeln
- Für 2mm-Messpitzen gibt es aufsteckbare Kroko-Klemmen. Die sind außen kunststoffverkleidet und machen daher keine Kurzschlüsse.
- Modul mit Fassung auf eine ansonsten leere Rasterplatine setzen und die interessanten Pins mit etwas Draht in sicherem Abstand zueinander vom Modul wegführen und Drahtstummel oder Schleife zum kontaktieren stehenlassen. Es ist ohnehin eine gewisse Mindestverdrahtung auch für den Testbetrieb notwendig.