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UV-LED Belichtungsgerät

UV-Belichter in Betrieb

Der Aufbau

Um mit UV-LEDs eine genügend große Lichtleistung zu erzeugen muss man viele davon in einem vorher berechneten Abstand aufbauen. Um die korrekte Anzahl, den Abstand zwischen den LEDs und den Abstand zur Platine zu ermitteln sind einige Angaben notwendig.

Meist richtet sich die Anordnung nach den verfügbaren LEDs und nicht umgekehrt, da die Dioden der größte Kostenfaktor ist. Für meinen ersten Aufbau habe ich aus e-bay 100 LEDs für 15€ bestellt. Der Abstrahl winkel beträgt 20° und die Lichtstärke 3500 mcd.

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Anordnung: 8x12LEDs Abstand zw. LEDs: 2,5cm Abstand zur Platine: 6cm

Als Gehäuse habe ich eine kleine Holzkiste von OBI gekauft, die gut zu den Maßen meines Aufbaus passten. Das Gehäuse hab ich innen mit selbstklebender Alufolie bedeckt. Für die Dioden habe ich in eine Pertinax Platte Löcher im Abstand von 2,5cm gebohrt. Da die LEDs mit 3,2V betrieben werden, habe ich ein 12V Netzteil genommen und immer 3 LEDs mit einem 100Ohm Widerstand in Reihe angeschlossen. Bei 96 LEDs und 20 mA pro Strang sind das knapp 0,6A die in die Beleuchtung fließen. Somit braucht die Anordnung ca. 7W im Betrieb.

Da ich keine Erfahrung auf dem Gebiet hatte, war ich mir nicht sicher ob die bisherige Konstruktion ausreicht um eine Platine mit den "wenigen" LEDs erfolgreich zu Belichten. Deshalb sieht meine Konstruktion noch ein wenig billig aus,

Erstes Layout das getestet und funktioniert hat.

Erste Tests

Für einen Test habe ich eine Belichtungs platine in Eagle kreiert mit der ich testen kann wie lange eine Platine beleuchtet werden muss. Da ich auf keine Erfahrungswerte zurückblicken konnte, ging ich von einer Belichtung zwischen 1min bis 10 min aus. Da habe ich allerdings Die Leuchtdioden ein wenig unterschäzt. Die Testplatine zeigte ab der 3. Minute kein Lauyout mehr an. Deshalb hab ich eine kleiner Zeiteinheit getestet, schließlich ergab sich bei einer Bungard Platine eine Beleuchtungsdauer von ca 1min 45sec.

Hersteller die ich getestet habe:

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Bungard: 1min 45sec Rademacher 2min 30sec Kontackt Chemie 20: 2min

Diese Angaben muss allerdings jeder selber überprüfen, da nicht immer alles gleich abläuft. Meine besten Ergebnisse habe ich mit Platinen erhalten, die ich vorher mit Kontakt Chemie 20 behandelt und unter Rotlich getrocknet habe. Auf Platz 2 kam bei mir Bungard, dann Rademacher.

Mein bisher kleinsten geätzten Leiterbahnen betrugen 4 mil und haben hervorragend funktioniert.
Zum Entwickeln benutze ich den Entwickler von Bungard.

Im großen ung Ganzen bin ich mit dem Aufbau zufrieden, mit gesamtkosten von ca. 20€ (ohne Netztteil) komme ich auch preislich gut weg.

Demnächst baue ich noch eine größere Belichtungsanlage, da ich momentan mit 25cm x 25cm Platinen arbeite und die kann ich mit dem dem aktuellen nicht sicher bearbeiten. siehe LED-Cube8x8x8.

Hintergrund

Für meine Projekte war es notwendig Platinen zu entwickeln die nicht mehr auf normal Rasterplatinen passen. Bisher war ich immer ein Fan von THT-Bauteilen und da ich recht gut im entflechten von Schaltungen bin war das auch nie ein Problem. Wenn man allerdings Bauteile benötigt die die mehr Funktionen und Leistung haben, kommt man um SMD-Bauteile kaum noch umhin. Für meinen LED-Cube musste ich auf meiner Steuer-Platine einen FT 232R unterbringen und da ich keine befriedigende alternative gefunden habe, begann ich nach möglichkeiten zu suchen um auch den zu verbauen.

Um kleine Bauteile im SMD-Format (Oberflächenmontage) verbauen zu können kommt man nicht umhin Das Platinen-Layout zu gestalten und dieses dann auf eine Platine zu bringen. Dafür gibt es viele möglichkeiten.
1. Platine fräsen. Dabei wirde bei einer komplett mit Kupferschicht überzogenen Platine das Kupfer an den dafür nötigen Stellen abzutragen.
2. Platine ätzen. Dabei wird auf die Kupferschicht eine ätzresistente Schicht aufgetragen die das Kupfer vor einer Ätzflüssigkeit schützt und so Leiterbahnen entstehen.

Da für mich ätzen nicht in Frage kommt, blieb mir nur das Ätzen übrig. Das große Problem, mein Wissen in Chemie ist sehr begrenzt. Also ging das recherchieren im Internet los. Dabei wurde schnell klar, dass das ätzen selbst weniger Probleme bereitet. Die große Schwierigkeit ist das Anbringen des Platinenlayouts auf den Rohling. Die meisten Artikel zu diesem Thema behandeln zwei verschiedene Varianten. Zum einen Wird das Layout per Thermotransfer auf eine Kupferbeschichtete Platine aufgebracht. Beim Anderen Verfahren wird eine Photobeschichtete Platine genommen und per UV-Bestrahlung das Layout erzeugt. 

Es gibt noch weitere Verfahren, die für mich als Hobby-Elektroniker nicht möglich sind ohne große Kosten zu verursachen, deshalb musste ich eines der beiden Varianten benutzen.

Das relativ einfache Thermotransfer-Verfahren, ist die wohl günstigste Möglichkeit das Layout auf die Platine zu erstellen. Allerdings ist hier ein sehr genauer Laserdrucker notwendig, den ich nicht besitze. Dabei wird das Layout Spiegelverkehrt auf eine Hochglanz Seite, meist aus einem Magazin, mit höchstem Schwärzegrad gedruckt. Anschließend wird der Ausdruck auf die Platine gelegt und aufgebügelt. Dabei bleibt der Toner an der Platine haften und bietet so Schutz vor der Ätzlösung. Ich kann leider nicht aus persönlicher Erfahrung berichten, allerdings haben im Internet einige damit beachtliche Erfolge erziehlt.

Das Belichtungs-Verfahren war für mich schon eher interessant. Vorallem da dafür schon wieder Basteln angesagt war. Bei einer Photobeschichteten Platine handelt es sich um eine mit Kupfer überzogene Platine die zusätzlich noch einen Photoaktiven Lack aufgetragen hat. Der Lack lässt sich durch UV-Bestrahlung so verändern dass er sich mit einer Entwickler-Lösung an den belichteten Stellen entfernen lässt. Genauer später. Um das bewerkstelligen zu können wird ein UV-Belichter benötig. In der Inustrie wird hier mit hochleisungs UV-Lampen nur ein kurzer Blitz erzeugt, so dass das Belichen nicht länger als ein paar Sekunden dauert. Als Hobby Elektroniker ist das aus Kostengründen keine Option. Man kann allerdings mit auch handelsüblichen UV-Lampen, keine Schwarzlicht Lampen, und ein wenig mehr Zeitaufwand eine Platine belichten. Hierbei gibts viele verschiedene Möglichkeiten. Die meist benutzte Art ist das Bestrahlen der Platine mit UV-Röhren mit einem Bräungsgerät. Das ist Günstig und liefert ein vernünftiges Ergebnis. Andere wie ich versuchen sich mit UV-LEDs. Dabei kann man die LEDs in großer Fläche anordnen und die ganze Platine beleuchten oder mit einem Schlitten mit weniger LEDs über die Platine fahren. Meine Variante ist die großflächige Beleuchtung mit LEDs und die will ich auch hier auch näher erläutern.

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Tags: Blog, LED, Platinen, UVvon am 2012-03-02