LED-Belichter
von Alexander Sewergin
Einleitung
Ein Belichtungsgerät auf Basis von UV-Leuchtdioden war vor einigen Jahren noch viel zu teuer gewesen und man hat sich mit UV-Röhren aus Bräunungsgeräten abgefunden. Heute sind UV-LEDs sehr günstig (16€ für 200 Stück) und sie bieten Vorteile gegenüber UV-Röhren:
Vorteile
- punktförmige Lichtquelle
- man muss nicht unbedingt mit 230V Wechselspannung rumfrickeln
- sehr hohe Lebensdauer (minimaler Verschleiß)
- keine bzw. nur sehr kurze Vorwärmzeit bis zum Erreichen der vollen Helligkeit
Nachteile
- viel mehr Aufwand beim Erstellen eines Belichtungsgerätes mit LEDs als mit UV-Röhren
- große Mengen an LEDs werden benötigt (viel Freude beim Einlöten :)
- meist längere Belichtungszeiten (abhängig vom Layoutfilm)
- billige UV LEDs haben kurze Lebensdauer ( https://www.mikrocontroller.net/topic/222544 )
Beweggründe zum Bau eines LED-Belichters
Ich hatte mir schon vor ein paar Jahren einen Belichter auf UV-Röhren Basis gebaut (Scannergehäuse + Gesichtsbräuner). Jedoch konnte ich damit keine feinen Leiterbahnen (0.7mm und schmaler) erstellen, da stets Probleme mit der Unterbelichtung von Leiterbahnen auftraten. (Anmerkung von "außen": Feinere Strukturen sind mit Röhrenbelichtern durchaus möglich. 0,18mm Leiterbahn zwischen zwei SO-Pins ist machbar).
Obwohl ich den Abstand der Röhren zueinander verkleinert und den Abstand zum Scannerglas vergrößert hatte, wurde das Ergebniss nicht spürbar besser.
Die Lösung kam mit dem Fund von billigen UV-LEDs in einem Internetshop. Der Abstrahlwinkel von herkömmlichen 5mm LEDs beträgt ca 20-30°, weshalb sie sich wunderbar zum Belichten eignen.
Die UV-Strahlen treffen fast senkrecht auf den Layoutfilm und verursachen keine Unterstrahlung.
Hardware
Zum Bau wurde alles benutzt, was gerade in Griffweite lag. Mit etwas Improvisation geht alles :D
Als erstes wurden 200 LEDs (25 Stränge à 8 LEDs) in eine 20 × 10 cm Lochrasterplatte eingelötet.
Danach wurde der benötigte Abstand der LEDs zum Auflageglas berechnet. Bei LEDs mit 15° Abstrahlwinkel empfehle ich einen Abstand von ca 14 cm, wodurch man einen Kompromiss zwischen Überschneidung der Leuchtkegel und der Unterstrahlung von Leiterbahnen durch schräg einfallenedes UV-Licht erhält.
Ausgehend vom notwendigen Abstand entstand eine Holzkiste mit folgenden Maßen : 18 × 30 × 20 (H/T/B).
Ein altes Schaltnetzteil aus einem HP-Drucker liefert die notwendigen Spannungen (5V und 40V).
Da die 8 in Reihe geschalteten LEDs eine Flussspannung von ca. 27.2V benötigen, die Spannungsquelle aber 40V liefert und ich die Spannungsdifferenz nicht in den kleinen 1/4Watt Widerständen verbraten wollte, kam eine einfache Spannungsstabilisierung zum Einsatz. Die Widerstände sollte man aber dennoch NIE weglassen.
(PS: Bei R5 handelt es sich um einen Jumper der durch eine Diode ersetzt werden könnte, falls die Z-Diode einen zu kleine Durchbruchsspannung besitzt.)
Als Auflageglas benutzt ich normales 4mm Fensterglas. Leider hat der Glaser in der Umgebung kein UV-durchlässiges Glas, weshalb meins ca 90% der UV-Strahlung schluckt.
Auf der Suche nach UV-durchlässigem Glas oder Acryglas/Plexiglas
Acrylglas bekommt man problemlos in allen möglichen Dicken im Baumarkt.
Das ist so leider nicht richtig. Was einem im Baumarkt als Plexi- oder Acrylglas verkauft wird, is Polystyrol, gerne auch Bastlerglas genannt und das ist nicht sehr UV-beständig. Plexiglas aus der Gartenabteilung ist speziell UV durchlässig.
Die 200 LEDs wurden bei längerem Betrieb sehr warm, weshalb ich einen 80mm Lüfter ink. 2 Lufteinsauglöcher (1 beim Netzteil, 1 unter den LEDs) verbaut habe.
Falls ihr euer Belichtungsgerät nicht für UV-Experimente benutzten wollt, wo das Gerät über 30 min eingeschaltet bleibt, dann könnt ihr euch den Lüfter sparen.
Software
Bei der Steuereinheit habe ich mich auf Jürgen Woetzels Belichtungstimer verlassen, weil ich das gleiche Gerät auch in meinem UV-Röhren Belichter benutzt hatte.
Fazit
Der LED-Belichter leistet mir bei SMD-Platinen gute Dienste. Leiterbahnen von 0.3mm Breite sind möglich. Derzeit stößt eher mein Laserdrucker (Laserjet 5m) an seine Grenzen des Auflösungsvermögens, als dass der LED-Belichter schlapp macht.
Ich drucke meine Layouts auf Pergamentpapier und brauche für's Belichten von Bungard Platten 2:50 min. Mit Klarsichtfolien brauche ich zum Belichten knappe 1:30 min.
Würde man das normale Auflageglas durch ein UV-durchlässiges ersetzten, dann würde die Belichtungszeit erheblich sinken.