Deckenfluter mit Nichia NSCWJ216A

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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ustoni
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Do, 20.11.14, 12:14

Der hier vorgestellte Deckenfluter ist relativ schnell und einfach aufzubauen. Eckdaten: Leistungsaufnahme 28,5 W, Lichtstrom 3200 lm, Systemeffizienz 112 lm/W.
Eine Besonderheit sind die Variationsmöglichkeiten. Dazu aber später mehr.
Bild01 Fluter einfach an.jpg
Bild01 Fluter einfach an.jpg (33.2 KiB) 3441 mal betrachtet
Materialbedarf:

1 Stück COB-Modul Nichia NSCWJ216A, CRI>80
1 Stück KSQ Meanwell LPC-35-700
1 Stück Kühlkörper SK 584 25 SA
1 Stück Fußschalter (Baumarkt)
1 Stück Netzkabel, 2-polig (Baumarkt)
1 Stück Alu-Rundrohr, 50x5 mm, 1 m lang
1 Stück Alu-Rundrohr, eloxiert, 15x1,5 mm, 2 m lang (Baumarkt)
1 Stück Endlighten-Rundstab, 40 mm Durchmesser, versandkostenfreies Muster, optional
1 Stück Endlighten-Rundstab, 40 mm Durchmesser, 200 mm Länge, optional
3 Stück MDF-Platte, 19 mm, 30 x 30 cm (Baumarkt)
1 Stück Alu-Lochblech, 0,8 mm, 25 x 50 cm (Baumarkt)

Links:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html
http://www.elpro.org/shop/shop.php?p=LPC-35-700
http://www.elpro.org/shop/shop.php?p=SK%20584%2025%20SA
https://ssl.kundenserver.de/s223399973. ... 52050x5%26
http://www.plexiglas-shop.com/DE/de/ple ... oec~p.html

Die drei MDF-Platten bilden den Standfuß und werden zunächst flächig miteinander verklebt. Die Schmalseiten des so entstandenen massiven Sockels werden mit dem Schwingschleifer geglättet und anschliessend der ganze Sockel mit Dispersionsfarbe grundiert. Danach habe ich zunächst die spätere Unterseite des Sockels schwarz lackiert und nach Aushärten des Lacks bereits 8 Filzgleiter aufgeklebt. Abschließend werden Oberseite und Seiten mit schwarzem Graniteffektlack lackiert.

Während der Lack aushärtet, wird das Alurohr mit 15 mm Durchmesser auf 180 cm gekürzt. Etwa 3 cm von einem Ende des Rohrs entfernt wird seitlich ein Loch als Kabeldurchführung gebohrt. Der Lochdurchmesser hängt von dem verwendeten Kabel ab und sollte etwa 2 mm größer als der Kabeldurchmesser sein. Dieses Loch wird auf beiden Seiten sorgfältig entgratet. Auf der Innenseite des Rohrs geht das recht gut mit einer kleinen Rundfeile.

Auf einer Seite des Kühlkörpers wird mittig ein Loch mit 15 mm Durchmesser und einer Tiefe von ebenfalls ca. 15 mm gebohrt. Hierfür sollte unbedingt eine Standbohrmaschine verwendet werden.

Das COB-Modul wird wie hier beschrieben
viewtopic.php?f=31&t=19625&p=189481#p189481
(Bild06 bis Bild09) vorbereitet. Zu diesem Zeitpunkt können noch keine Kabel angelötet werden, deshalb wird das Modul mit ArcticSilver bereits jetzt auf den Kühlkörper mittig aufgeklebt.

Von dem Alurohr mit 50 mm Durchmesser wird ein Segment mit 2 cm Länge abgesägt (der Rest reicht locker für mindestens ein Dutzend weiterer Projekte). Theoretisch sollten die Endlighten-Stäbe in das Rundrohr passen. Leider ist das Rundrohr zwar rund, aber nicht wirklich kreisförmig. Ich habe den inneren Bereich des Segments mit einer großen Rundfeile soweit angepasst, dass die Endlighten-Stäbe ohne spürbares Spiel eingesetzt werden können. Das war schon etwas mehr Arbeit.
An einer Stelle des Segments wird mit einer rechteckigen Feile eine Vertiefung passend für das verwendete Kabel eingearbeitet.

Die Endlighten-Stäbe werden mit sägerauhen Schnittflächen geliefert. Diese müssen für einen möglichst verlustarmen Lichteintritt hochglanzpoliert werden. Hierzu werden die entsprechenden Flächen mit Schleifpapier (angefangen mit 320er-Körnung bis 1200er-Körnung) glatt gezogen (letzte Körnungen im Nassschliff). Dabei liegt das Schleifpapier auf einem harten, glatten Untergrund und der Endlighten-Stab wird über die Schleiffläche gezogen. Nach dem Reinigen (Wasser, Spülmittel) der jetzt noch leicht matten Flächen werden diese mit einem handelsüblichen Flambierbrenner
http://www.amazon.de/s/ref=nb_sb_ss_i_1 ... Caps%2C245
flammpoliert.

Die Flamme wird hierzu gleichmäßig und nicht zu langsam über die zu polierende Fläche gezogen. Die Plexiglasoberfläche schmilzt dabei an (d.h. verflüssigt sich) und bildet nach dem Erkalten eine hochglänzende, lichtdurchlässige Fläche. Aber Vorsicht, etwas zu wenig Hitze führt zu einer leicht matten Oberfläche, etwas zu viel erzeugt Blasen. Deshalb mein Tipp: an Reststücken üben, bis es passt.
Hier ein Foto eines flammpolierten 10 cm-Stücks des Endlighten-Materials, Aufnahme von oben mit Blitz, das Endlighten-Stück auf einen Beipackzettel gestellt:
Bild02 Endlighten.jpg
In den Sockel wird jetzt mittig ein Loch mit einem Durchmesser von 15 mm gebohrt.
Ausgehend von der Mitte dieses Lochs habe ich auf der Unterseite des Sockels eine Nut, die groß genug zur Aufnahme des Kabels ist, gefräst (Dremel mit Schleifscheibe, MDF-Material verhält sich etwa wie harter Kunststoff) Die Nut verläuft dabei zur Seite (ca. 4 cm von der Kante entfernt) des Sockels:
Bild03 Sockel Nut.jpg
Bild03 Sockel Nut.jpg (40.23 KiB) 3441 mal betrachtet
Das Kabel (in meinem Fall: Lautsprecherkabel 2 x 0,75 mm² aus dem Baumarkt) wird jetzt durch das 15 mm - Alurohr geführt (Überstand an beiden Enden: ca. 40 cm). Die Innenwände des Lochs im Sockel habe ich mit einer dünnen Schicht UHU Plus schnellfest eingestrichen und das Rohr in die Bohrung im Sockel so eingeführt, dass auf der Unterseite des Sockels etwa 5 mm frei bleiben. Das Loch im Alurohr weist dabei zur Seite des Sockels mit der Nut.

Jetzt wird das Kabel in der Nut verlegt und fixiert. Hierzu habe ich etwa 50% der Nut mit Pattex Füllmix Duo
http://www.pattex.de/do-it-yourself-mit ... l-mix.html
aufgefüllt und das Kabel in der Nut verlegt. Das Kabel habe ich (zum Aushärten) mit Schaumstoffstücken und etwas Tape fixiert. Nach Aushärten und Entfernen der Fixierung sieht es nun so aus:
Bild04 Sockel Kabel eingelegt.jpg
Bild04 Sockel Kabel eingelegt.jpg (30.15 KiB) 3441 mal betrachtet
Anschließend habe ich die Nut mit dem gleichen Material aufgefüllt:
Bild05 Sockel Nut verspachtelt.jpg
Bild05 Sockel Nut verspachtelt.jpg (40.4 KiB) 3441 mal betrachtet
Die KSQ wird jetzt so aufgeschraubt (befestigt), dass die Sekundärseite leicht neben dem Kabel liegt. Kabel und sekundärseitiges Kabel der KSQ habe ich mit Wago-Klemmen verbunden:
Bild06 KSQ sekundär.jpg
Bild06 KSQ sekundär.jpg (37.05 KiB) 3441 mal betrachtet
Das primärseitige Kabel der KSQ habe ich soweit mit Schrumpfschlauch überzogen, dass am Ende noch etwa 3 cm frei bleiben. Das so isolierte Kabel habe ich am Sockel mit 2 um 180° versetzte Kabelschellen fixiert. Die Kabelschellen habe ich mit Spaxschrauben befestigt. Das freie Kabelende sowie die Netzleitung werden jetzt mit dem Fußschalter verbunden.

Als Abdeckung für KSQ und Anschlüsse habe ich aus dem Lochblech ein Stück in der Größe 30x13,7 cm ausgeschnitten. Die Längsseiten werden jeweils 4 cm vom Rand um 90° abgewinkelt (z.B. über einer Tischkante oder Alu-L-Profil). Das so entstandene U-förmige Blech wird aussen grundiert und mit Graniteffektlack lackiert.

Anschließend wird es über KSQ und Sockel geschoben und an beiden Seiten mit je 5 kurzen Blechschrauben am Sockel fixiert:
Bild07 Sockel komplett.jpg
Bild07 Sockel komplett.jpg (29.01 KiB) 3441 mal betrachtet
Das Loch im Kühlkörper habe ich dünn mit UHU plus schnellfest eingestrichen und den Kühlkörper auf das Alurohr geklebt. Das Kabel wird zwischen zwei Kühlrippen geführt, auf die passende Länge für die Lötpads gekürzt, abisoliert und großzügig verzinnt. Die Kabel werden nun am COB-Modul festgelötet (auf richtige Polung achten!).
Um die erforderliche Wärmeenergie übertragen zu können, habe ich die Lötstation hierzu auf eine Temperatur von 420°C gestellt. Auf das Lötpad wird ein Tropfen Flussmittel aufgetragen, das Kabelende platziert und z.B. mit einer Pinzette in Position gehalten. Mit der gereinigten Lötspitze wird etwas Lötzinn aufgenommen (Wärmebrücke) und die Lötspitze flach auf das verzinnte Kabelende gelegt. Sobald das Lötzinn des Lötpads aufgeschmolzen ist, wird die Lötspitze sofort entfernt.
Abschließend wird das Alu-Segment möglichst mittig auf den Kühlkörper geklebt (ist mir leider nicht ganz gelungen, der Versatz fällt an der fertigen Leuchte aber nicht auf):
Bild08 Kopf.jpg
Damit ist die Grundversion des Deckenfluters fertig.

Über dem COB-Modul habe ich im Betrieb eine Spannung von 34 V gemessen. Bei einem Strom von 700 mA ergibt sich daraus eine LED-Leistung von 23,8 W. Die Leistungsaufnahme der Leuchte beträgt 28,5 W, woraus sich ein Wirkungsgrad von 83,5% für die KSQ ergibt.
Im Dauerbetrieb erreicht der Kühlkörper bei einer Umgebungstemperatur von 25°C eine Temperatur von 60°C. Der Wärmewiderstand des COB-Moduls wird im Datenblatt mit 0,9 K/W angegeben. Die Chiptemperatur des Moduls berechnet sich damit zu 81,4°C.
Bei einem Strom von 700 mA und einer Kühlkörpertemperatur von 25°C erzeugt das Modul einen Lichtstrom von ca. 3400 lm. Bei 60°C sinkt dieser Wert auf 94%, man kann also von einem effektiven Lichtstrom von 3200 lm ausgehen.
Daraus ergibt sich eine Systemeffizienz von 112 lm/W.

Richtig edel wirkt die Leuchte, wenn man oben noch einen Endlightenstab aufsteckt. Die günstigste Variante ist ein 10 cm langer Stab, den man als versandkostenfreies Muster bei Evonik für 4,16€ bestellen kann:
Bild09 Kopf Endlighten klein aus.jpg
Bild09 Kopf Endlighten klein aus.jpg (12.89 KiB) 3441 mal betrachtet
(Bild09)
Bild10 Kopf Endlighten klein an.jpg
Bild10 Kopf Endlighten klein an.jpg (23.66 KiB) 3441 mal betrachtet
(Bild10)

Noch besser wirkt ein 20 cm langer Stab, dafür ist man allerdings inklusive Versandkosten gleich 31€ los:
Bild11 Kopf Endlighten groß aus.jpg
Bild12 Kopf Endlighten groß an.jpg
Die Fotos im eingeschalteten Zustand überstrahlen etwas. In der Realität leuchten die Endlightenstäbe nur so stark, dass man gerade noch hinschauen kann, ohne geblendet zu werden.
johnson
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Do, 20.11.14, 13:04

Schöne Arbeit 5*.
Die KSQ, hätte die man nicht auch in den Sockel mit einbauen können :?: Oder ist die zu groß :?:
ustoni
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Do, 20.11.14, 13:18

So wie der Sockel aufgebaut ist, ist er durchgehend massiv aus MDF.
Für mich war das die einfachste Lösung. Der Fluter steht bei mir zuhause und mir ist das so sicher genug.
Wenn ich so einen Fluter für Dritte aufbauen würde, würde ich den Sockel auch anders konstruieren.

Die KSQ hat die Grundmaße 148 x 40 mm bei einer Höhe von 30 mm.

Ich sehe da zwei Möglichkeiten:

1. Wenn man Zugang zu entsprechenden Maschinen hat, könnte man auf der Unterseite eine passende Vertiefung für KSQ und Verkabelung einfräsen und nach dem Bestücken vergießen.

2. Statt 3 MDF-Platten nimmt man nur 2 und baut dazwischen einen Rahmen aus 30 mm Kantholz. Dann wäre Platz genug, die KSQ nach innen zu verlegen.
capslock
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Do, 20.11.14, 14:36

Allerdings hat das Modell meines Wissens noch keine MM-Kennzeichnung, ist also nicht für den Einbau in Möbeln vorgesehen. Die 20 W - Version von dieser Quelle ist mir nach ca. 3 Jahren unter merklicher Licht- und Geräuschentwicklung hochgegangen: viewtopic.php?f=28&t=19059


Und selbst die mit SELV und MM brauchen ziemlich viel Abstand zu brennbaren Materialien neben und über dem Gerät. Alternative Ideen:
- Sockel aus Beton gießen
- Sockel aus Fermacell-Platten zusammenbauen

PS: auch von mir 5*
ustoni
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Do, 20.11.14, 15:03

Die LPC-35-700 hatte ich verwendet, weil ich sie noch da hatte. Hätte ich die KSQ noch bestellen müssen, hätte ich wahrscheinlich eine PLM-25-700 (hätte von der Leistung her auch gereicht) genommen, die hat die entsprechenden Kennzeichnungen.

Streng genommen ist die LPC-35-700 noch nicht einmal für Beleuchtungsanwendungen zugelassen. Das heißt aber nur, dass die LPC-Serie die entsprechenden (teuren) Testreihen nicht durchlaufen hat.
Damit trägt man als Privatanwender halt selbst die Verantwortung.
Die Umgebungstemperatur darf laut Datenblatt 70°C betragen. Bei einer Verlustleistung von 4,7 W, die sich auch noch auf eine recht große Fläche verteilt, dürfte diese zumindest bei der 2. Lösung (Kanthölzer) kaum je erreicht werden.

Über einen Brand braucht man sich erst recht keine Gedanken zu machen. MDF hat einen Flammpunkt von >400°C. Bevor diese Temperatur erreicht würde, wäre die KSQ bereits 3 mal im 7. Elektronikhimmel.
johnson
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Do, 20.11.14, 15:13

ustoni hat geschrieben: ...auf der Unterseite eine passende Vertiefung für KSQ und Verkabelung einfräsen...
Genau so was hätte ich da auch im Sinn gehabt. Laut deiner Beschreibung mit der Höhe von 30mm hätte die auch reingepasst, wenn du ...
ustoni hat geschrieben:Wenn man Zugang zu entsprechenden Maschinen hat...
das richtige Werkzeug dazu gehabt hättest. :wink:
Gerd12
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Fr, 21.11.14, 00:11

Mir gefallen Arbeiten, die mit einfachen Werkzeugen zu guten Ergebnissen führen. Das macht für mich die Handwerkskunst aus. Die Leuchte gefällt mir gut.

Ok, dieser 70W-Chip wäre mir nun zu teuer, ich hätte da nun wohl eher zum 30W-Chip gegriffen. Im Moment nehme ich lieber 10x 3W, als 1x 30W. Aber das kann sich noch ändern.

5* für die Arbeit gibt es allemal.
ustoni
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Fr, 21.11.14, 09:33

Vorsicht mit den Leistungsangaben auf der Produktübersichtsseite der Nichia-COBs bei Lumitronix !!! Dort wird die theoretisch maximal mögliche Leistung angegeben, die das Modul unter optimalen Bedingungen gerade noch verträgt.

Die unter realen Bedingungen empfohlene Nennleistung liegt bei etwa der Hälfte der Maximalleistung.

Das NSCWJ216A hat laut Datenblatt einen Nennstrom von 960 mA, entsprechend einer Leistung von 34,6 W.
Das NSBWL121A hat laut Datenblatt einen Nennstrom von 587 mA, entsprechend einer Leistung von 19,4 W.

Bei einer Leistung von 23,8 W betreibe ich das 216er-Modul also mit 69% der Nennleistung. Beim 121er-Modul wären es 123% der Nennleistung.

Hauptgrund, warum ich mich für das 216er-Modul entschieden habe, ist der Wärmewiderstand der Module. Das 216er-Modul hat einen typischen Wärmewiderstand von 0,9 K/W, das 121er liegt bereits bei 1,4 K/W. Bei 23,8 W liegt die Chiptemperatur des 121er-Moduls 33,3°K über der Kühlkörpertemperatur, in diesem Fall wären das folglich bereits 93,3°C. Das wäre zwar noch vertretbar, ich betrachte das aber schon als grenzwertig.

Hinzu kommt, dass ein 121er Modul bei dieser Leistung einen Lichtstrom von etwa 2800 lm erreicht, die Systemeffizienz würde also nur noch bei 98 lm/W liegen.

Von einem Nachbau dieses Deckenfluters mit einem NSBWL121A würde ich deshalb eher abraten.
Im Moment nehme ich lieber 10x 3W, als 1x 30W.
Um auf annähernd den gleichen Lichtstrom wie beim NSCWJ216A zu kommen, könnte man z.B. 10 Cree XP-G2 R5 nehmen. Abgesehen von den 20 statt 2 Lötstellen käme man preislich auf ca. 60€ bei den Crees ohne Platine bzw. 75€ mit Star-Platine. Selbst mit der Samsung 3535 käme man noch auf 40€. Preislich liegt auch hier das COB-Modul deutlich günstiger.

Nachtrag (Edit):
Ich stell in den nächsten Tagen mal einen Grundlagenartikel zu den Nichia-COBs zusammen; da scheint es ja doch zu dem einen oder anderen Missverständnis zu kommen.
Mithilfe ausdrücklich erwünscht! :D
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