So entwerfen Sie langlebige mechanische Verbindungen in LED-Lampen – Ein technischer Leitfaden

🧰 EINFÜHRUNG

Ist es nur eine Schraube? Dann lesen Sie weiter.

Eine mechanische Verbindung ist etwas, das jeder „kennt“ – bis sie so konstruiert werden muss, dass sie fünf Jahre lang ohne Spiel, ohne Korrosion und ohne Ausfall funktioniert.

In diesem Leitfaden geht es nicht nur um Lampen. Es geht um die Kunst, Materialien zu kombinieren – damit:

• die Wärme sollte fließen,
• der Strom verlor den Kontakt nicht,
• die Schrauben haben sich durch Vibrationen nicht gelöst,
• die Nieten hielten besser als die Schweißnaht,
• und nach der Demontage nach 2 Jahren sah alles aus wie am Tag der Montage.

Statt Allgemeinplätzen wie „Schraub es fest“ finden Sie hier:

• ✅ Standards, Momente, Materialien,
• ✅ echte Fälle: was funktioniert, was scheitert,
• ✅ thermisch, korrosiv, mechanisch,
• ✅ Wissen, das ein Ingenieur versteht – aber auch ein leidenschaftlicher Handwerker erlernen kann.

Dieser Leitfaden hilft Ihnen:

• Wählen Sie die richtige Schraube, Hülse, Niete, Kleber,
• die LED-Halterung so zu gestalten, dass sie nicht als Heizung fungiert,
• verstehen, warum etwas kaputt gegangen ist,
• und vermeiden Sie Fehler, die in Umgebungen wie Growboxen, der Industrie und im Freien unverzeihlich sind.

🔩 MODUL 1: Warum mechanisch verbinden – und was erwarten wir?

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Lampe, Aluminiumprofil, Leiterplatte, Kühlkörper, Halterung, Abdeckung – all das muss zusammenhalten.

Aber was bedeutet „halten“?

• unter dem Einfluss von Kräften nicht auseinanderfallen,
• lösen sich nicht durch Vibrationen,
• die Kühlung nicht verderben,
• kein Wasser durchlassen (wenn es IP hat),
• und nicht nach einem Jahr aufgrund von Oxidation oder thermischer Belastung abfallen.

Bei einer mechanischen Verbindung handelt es sich nicht nur um Schrauben. Es geht um die Physik von Kontakt, Druck, Reibung, Materialelastizität und zeitlicher Beständigkeit.

🔍 TEIL 1: Die drei Grundfunktionen einer Verbindung

1. Designfunktion

   Die Verbindung dient der Übertragung von Kräften:

   • statisch: Lampengewicht, Druck
   • dynamisch: Vibrationen, Stöße, Temperaturänderungen

   Wenn dies fehlschlägt, bricht die Struktur zusammen.

2. Funktionale Funktion

   Die Verbindung dient der Beibehaltung der Geometrie:

   • Die LED muss gegen den Strahler gedrückt werden
   • der Reflektor muss auf der Achse liegen
   • das Glas muss dicht bleiben
3. Zusatzfunktion

   Die Verbindung kann außerdem:

   • Wärme leiten (z. B. Schraube durch die Leiterplatte zum Heizkörper)
   • Strom leiten (Erdung durch Gehäuse)
   • isolieren (durch Distanz)
   • Dehnungsausgleich (über elastische Unterlagen)

📏 TEIL 2: Auf die Verbindung einwirkende Kräfte

Eine mechanische Verbindung ist vielen Kräften ausgesetzt. Jede dieser Kräfte kann sie beschädigen, wenn sie schlecht konstruiert ist:

🔧 TEIL 3: Was bedeutet „gute Verbindung“?

• trägt die angenommenen Lasten,
• löst sich nicht von selbst,
• behält thermische und geometrische Parameter bei,
• es ist wiederholbar (es kann abgeschraubt, repariert und wieder zusammengebaut werden),
• verschlechtert sich im Laufe der Zeit nicht durch Korrosion, Oxidation oder Materialermüdung.

💡 Eine gute Verbindung ist also nicht nur eine, die heute hält – sondern eine, die die Jahreszeit, den Transport, Hitze, Feuchtigkeit und einen Kunden mit einem Inbusschlüssel übersteht.

🧠 TEIL 4: Muss jedes Gelenk fest verdrahtet sein?

Nein. Es gibt Verbindungen:

• temporär – für den Service verfügbar (Abdeckung, Lampenschirm)
• dauerhaft – wie Nieten, Kleben, Schweißen
• elastisch – die bewusst etwas Spiel bieten, z.B. Kunststoff-Abstandshalter, Gummipuffer

Es ist wichtig, den Zweck des Anrufs zu kennen.
Manchmal muss man es einfach „aufschrauben“.
Manchmal sollte es „auch bei Hammerschlägen nicht auseinanderfallen“.

📚 QUELLEN:

• NASA-Befestigungshandbuch
• ISO 898-1: Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen
• „Konstruktion von Schraubenverbindungen“ – Bickford
• Bosch Rexroth – Montagerichtlinien für Aluminiumkonstruktionen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Eine Verbindung ist mehr als nur eine Schraube – sie ist ein konstruktives und funktionales Element
• Es muss physikalischen Kräften, der Zeit und der Umgebung standhalten.
• Einen Hausanschluss gestalten Sie anders als einen Festanschluss.
• Deshalb beginnt ein gutes Projekt nicht mit „Wohin mit der Schraube?“, sondern mit der Frage:
  „Was soll diese Schraube eigentlich?“

🔩 MODUL 2: Schrauben – nicht nur „etwas zum Schrauben“

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Die Schraube sieht unscheinbar aus.

Es handelt sich jedoch um das am häufigsten verwendete Bauelement der Welt, das:

• verbindet Elemente durch Reibung und Spannung,
• überträgt Schub-, Biege- und Zugkräfte,
• kann Strom, Wärme oder … leiten. Problem.

Und die Art der Schraube, die Sie wählen, wie Sie sie einschrauben, in was Sie sie einschrauben und mit welchem ​​Drehmoment – ​​bestimmt, ob die Struktur:

• solide,
• dauerhaft wiederholbar,
• oder ... wird es nach 3 Monaten auseinanderfallen.

🧰 TEIL 1: Schraubenarten – oder M4 ist nicht gleich M4

💡 „M4“ ist lediglich der Durchmesser des Außengewindes (4 mm). Und alles andere – Länge, Klasse, Gewinde, Material – macht einen großen Unterschied.

📏 TEIL 2: Festigkeitsklasse – was bedeutet „8.8“, „10.9“, „A2-70“?

Dies ist ein Maß für die Zugfestigkeit (und mehr).
Beispielsweise ist eine 8.8-Schraube:

• Zugfestigkeit: 800 MPa
• Streckgrenze: 640 MPa (80 % × 800)

💡 Bei einer LED Lampe zB A2-70 ist es meist die goldene Mitte: Sie rostet nicht, hält stark, kostet kein Vermögen.

🧪 TEIL 3: Drehmoment – ​​Der Heilige Gral der Schrauben

Zu leicht → locker
Zu fest → die Schraube dehnt sich, das Gewinde reißt

Daher gibt es für jede Schraubenklasse ein empfohlenes Anzugsdrehmoment.
Z. B. M4 Schraube, Klasse 8.8 → ~2,5–3 Nm

• 📌 Werkzeug: Drehmomentschlüssel – das einzige, das Wiederholgenauigkeit bietet
• 📌 Niemals: „nach Gefühl“ oder „etwas länger ziehen“
• 📌 Immer: trocken oder geschmiert? → der Reibungskoeffizient und die tatsächliche Druckänderung

🧷 TEIL 4: Auch was man einschraubt, ist wichtig

• Bei Aluminium: leicht zu überdrehen → Gewindeeinsätze verwenden, Drehmoment begrenzen
• In Stahl: großartig, aber Vorsicht vor Überkochen
• In Kunststoff: unbedingt selbstschneidend oder mit Einsätzen

💡 Bei einem Aluminiumheizkörper, z.B. M3, mindestens 5 mm tief = sichere Verbindung
Aber: wenn Sie M4 zu tief einsetzen, entsteht … eine Wärmebrücke (oder die Fassung reißt).

📐 TEIL 5: Schraube ≠ Nagel → es muss durch Drücken halten

Die meisten Kräfte in einer Schraube sind kein „Ziehen“, sondern Reibung im Gewinde und unter dem Kopf.

• Das Pad übernimmt die Aufgabe – denn es verteilt den Druck
• das Drehmoment muss stimmen – zu groß = Ruck, zu klein = Lockerheit
• Vorhersehbarkeit > Stärke – weniger, aber sicher besser

📚 QUELLEN:

• ISO 898-1: Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl
• Bosch – Grundlagen der Schraubverbindungskonstruktion
• NASA – Handbuch für Gewindebefestigungen
• Nord-Lock – Schraubensicherheit und Vorspannungstheorie

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Eine Schraube ist nicht „etwas zum Schrauben“ – sie ist ein kontrolliertes Kraftübertragungssystem
• Jedes Detail zählt: Gewinde, Länge, Drehmoment, Material
• In Aluminium – sanft, in Stahl – mit Vorsicht, in Kunststoff – durch den Einsatz
• Eine richtig ausgewählte und festgezogene Schraube bedeutet null Spiel, null Probleme, über Jahre hinweg

🥨 MODUL 3: Unterlegscheiben, Muttern, Kontermuttern

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Die Schraube ist nur die halbe Miete.
Um gut zu „sitzen“, braucht es:

• Stützen (Pad),
• Kontrolle (Mutter),
• und Sicherheitsmerkmale (Kontermutter, Kleber, Riegel, Feder usw.).

Denn das größte Problem bei mechanischen Verbindungen ist, dass sie nicht kaputt gehen.
Dabei handelt es sich um eine Lockerung, die mit der Zeit entsteht – und dann zu Rauchentwicklung, losen LEDs, fehlendem Wärmekontakt oder Wasser in der Lampe führt.

📏 TEIL 1: Pads – was sind sie und wozu dienen sie?

Eine Unterlegscheibe ist ein Element, das:

• verteilt den Druck des Schrauben- oder Mutternkopfes,
• schützt das Material vor Kratzern,
• stabilisiert die Verbindung gegen Wärmeausdehnung.

💡 Bei LEDs ist ein flaches Pad + Aluminiumkühler Standard.

Wenn es auf thermische Stabilität ankommt (da sich der Druck je nach Temperatur ändert), wird auf die Verwendung von federndem Material verzichtet.

🔩 TEIL 2: Kappen – mehr als nur „etwas zum Aufschrauben“

Die Nussarten beeinflussen:

• Widerstandsfähigkeit der Verbindung gegen Vibrationen,
• einfache Installation/Wartung,
• mechanische und thermische Festigkeit.

💡 Die Nylonmutter nutzt sich ab – nach wenigen Anwendungen hält sie nicht mehr.
Nicht in einer Umgebung mit >100 °C verwenden – Nylon wird weich.

🔁 TEIL 3: Kontermuttern – Wann und Wie

Die Kontermutter ist die zweite Mutter, die:

• nach dem Anziehen "klemmt" das Gewinde,
• eliminiert Arbeitsspiel,
• stabilisiert die erste Mutter durch elastische Spannung zwischen ihnen.

📌 Regel:

• zuerst ziehen Sie die Hauptmutter fest,
• Anschließend die Kontermutter mit der gegenüberliegenden Seite festziehen (geringeres Drehmoment).

💡 Bei Schwingungsverbindungen (z. B. einer Lampe, die in einer Halle an einem Rahmen hängt) ist dies der Goldstandard.

🧷 TEIL 4: Spielschutz

Manchmal reichen eine Unterlegscheibe und eine Mutter nicht aus. Dann:

💡 Für Lampen und Heimwerkerarbeiten ist Loctite 243 (mittlere Demontage, kein Entfetten des Gewindes erforderlich) die gängigste Wahl.

📚 QUELLEN:

• Würth – Handbuch Befestigungstechnik
• Nord-Lock – Leitfaden zur Schraubensicherung
• NASA – Handbuch zur Konstruktion von Gewindebefestigungen
• DIN 125, 934, 985 – Normen für Schraubverbindungen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Unterlegscheiben und Muttern sind kein Zubehör - sie sind wichtige Elemente des Verbindungssystems
• Schlechte Auswahl → Spiel, Lecks, schlechte Kühlung
• Gut gemachte Kontermutter oder Loctite = 5 Jahre Ruhe
• Lieber „zu viele Kleinigkeiten“ schenken als zu wenige – denn sie machen den Unterschied zwischen „es hält“ und „es geht kaputt“

🧱 MODUL 4: Verbindung trotz Distanz

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Es darf sich nicht jeder Teil der Lampe berühren.
Manchmal möchten Sie:

• die Komponenten thermisch trennen (z.B. Kühler und Treiber),
• elektrisch (z. B. Erde von Phase),
• mechanisch (damit die Leiterplatte nicht auf blankem Aluminium liegt),
• aber … Sie müssen trotzdem alles zusammenfügen.

Lösung? Buchsen, Separatoren, Abstandshalter.

Dabei handelt es sich um kleine, günstige Bauteile, die Verbindungen über größere Entfernungen ermöglichen – und überall dort unverzichtbar sind, wo die Bauform nicht flach wie ein Brett ist.

🔩 TEIL 1: Distanzhülsen – Arten und Funktionen

Der Ärmel ist:

• ein Stück Rohr mit einem Loch für eine Schraube
• kann mit Gewinde (innen) oder glatt sein
• am häufigsten mit:
  • Kunststoffe (ABS, Nylon – Isolierung),
  • Aluminium (leicht, leitfähig),
  • Messing oder Stahl (stark, teuer)

💡 In der LED-Lampe: Abstandshalter zwischen COB-Platine und Gehäuse = thermische und mechanische Isolierung.

📐 TEIL 2: Thermische und elektrische Abstandshalter

Entfernung ist nicht gleich Entfernung.
Auch das:

• Wärmebarriere – z. B. wenn Sie eine heiße Diode von Kunststoff isolieren möchten
• elektrischer Isolator – z.B. zwischen Heizkörper und Regler

Beispiel:
Nylonhülle + Wärmeleitpad für Leistungsplatine
→ Wirkung: hält physikalisch, leitet aber weder Wärme noch Strom

🧪 TEIL 3: Wann schlägt es fehl?

• Zu geringer Abstand = Leiterplattenbiegungen → Lötrisse
• Hülse zu dünn = man quetscht sie beim Festziehen → spielen
• Schlecht ausgewähltes Material = Sie leiten Wärme dorthin, wo Sie sie nicht haben wollen
• Keine Hülse = "mechanisch verlötete" Lampe, also eine Tragödie

💡 Immer zählen:
Hülsenhöhe = Abstand zwischen den Oberflächen,
+ Dicke von Unterlegscheiben, Dichtungen, Thermofolien

🔧 TEIL 4: Wie wählt man eine Hülle aus?

📦 TEIL 5: Praktische Anwendungen (nicht nur in Lampen)

• Leiterplatte + Gehäuse → Abstandshalter + M3-Schrauben
• Kühlkörper + LED-Platine → Isolierpad + Aluminiumhülse
• Außengehäuse → Gummi-/Silikon-Separatoren (Vibrationen!)
• Bewegliche Elemente → Messingbuchsen (Abriebfestigkeit)

📚 QUELLEN:

• Würth Elektronik – Leitfaden zum Design von Abstandshaltern und Abstandshaltern
• BOSSARD – Handbuch für mechanische Befestigungen
• IPC-2221 – Standard für Leiterplattendesign
• Laird – Prinzipien der thermischen und mechanischen Isolierung

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Die Verbindung durch einen Abstandshalter ist keine "Verlängerung der Schraube", sondern eine durchdachte Unterstützung der Struktur
• Hülse = Halterung + Isolierung + Spannungsausgleich
• Eine falsch gewählte Distanz ist:
  • gesprungene Platte,
  • schlecht verteilte Wärme,
  • lose Lampe nach ein paar Monaten

🔨 MODUL 5: Nieten – günstig, langlebig und besser als Sie denken

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Ein Niet ist eine Art „einseitiger Schraubendreher“ – man steckt ihn ein, zieht ihn fest, kann ihn aber nicht wieder herausschrauben.

Sie benötigen kein Gewinde, keinen beidseitigen Zugang und keine Kontrolle über das Drehmoment.
Und dennoch:

• bleibt stabil,
• löst sich nicht,
• verträgt Vibrationen und Feuchtigkeit,
• und Sie können es in 5 Sekunden mit einem Nietgerät für 25 PLN installieren.

Die Nieten übernehmen die gesamte strukturelle Arbeit in Ihrer Lampe – und das sehr gut.

🔩 TEIL 1: Was ist überhaupt eine Niete?

Der Niet besteht aus:

• Muffen – das eigentliche Verbindungsteil (inneres „Rohr“),
• Stift – der die Hülse „aufweitet“ und im Material verkeilt.

Nach dem Anziehen:

• der Stift bricht ab,
• der Ärmel ist geschwollen,
• und Sie haben eine untrennbare Verbindung zweier Elemente.

📐 TEIL 2: Nietenarten – nicht jeder macht das Gleiche

💡 In Lampen verwenden wir am häufigsten:

• Standard-Aluminium/Stahl-Blindnieten,
• M3/M4 Nietmuttern, wenn Sie ein Gewinde ohne zweite Seite benötigen.

🔧 TEIL 3: Was braucht man zum Nieten?

• Handnietgerät – ca. 30 PLN
• Loch – gut gewählt (z.B. 4 mm Niete → 4,1 mm Loch)
• Zugang von einer Seite – die andere Seite muss nicht zugänglich oder ästhetisch sein

💡 Bei Lampenprototypen können Sie auch ohne Nietgerät nieten – mit einem Hammer und einem geeigneten Dorn (dann verlieren Sie allerdings an Wiederholbarkeit und Ästhetik).

💪 TEIL 4: Nietfestigkeit

💡 Nieten sind vibrationsbeständig – sie lösen sich nicht wie Schrauben. Sie müssen auch nach Jahren nicht kontrolliert werden – sie sind eine dauerhafte Verbindung.

⚠️ TEIL 5: Wann sollten keine Nieten verwendet werden?

• Im Servicefall kann man den Niet nicht herausschrauben, man muss ihn aufbohren
• Wenn das Material sehr spröde ist (z. B. 2 mm Plexiglas) - kann es beim Ausdehnen brechen
• Wenn elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist – der Niet „fängt“ den Kontakt nicht immer gut (eine Kupferscheibe oder Lötzinn muss hinzugefügt werden)

🛠️ TEIL 6: Niete vs. Schraube – Ein Vergleich

📚 QUELLEN:

• Gesipa – Handbuch Niettechnik
• Böllhoff – FASTEKS: Ratgeber Blindnietmuttern
• DIN 7337 – Norm für Blindniete
• NASA – Handbuch zur Strukturbefestigung

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Eine Niete ist keine Notlösung, sondern eine vollwertige Methode zur Verbindung von Konstruktionen, auch professionellen.
• Es funktioniert dort, wo Sie keinen Zugriff von der anderen Seite haben, Sie wollen es schnell, günstig und stark
• Deine Lampe mit Nieten? Gut. Das heißt, sie ist gut durchdacht und optimiert
• Und wenn Sie ein Gewinde wünschen? → Nietmutter – eine schöne Niet + Schraube Kombination

🧪 MODUL 6: Technische Bindung

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Kleber ist kein „Lebensretter, wenn man keine Schraube hat“. In professioneller Ausrüstung:

• der Kleber leitet Wärme,
• Klebedichtungen,
• der Kleber schafft eine dauerhaft vibrations-, feuchtigkeits- und oxidationsbeständige Verbindung,
• und Kleber ist manchmal die einzige Option, wenn Sie kein Gewinde herstellen, keinen Druck ausüben oder kein Spiel lassen können.

Damit es funktioniert, muss es aber gut ausgewählt werden.

📦 TEIL 1: Arten von technischen Klebstoffen – was passt wozu?

💡 Epoxidharz ist ein „chemisches Schweißmittel“.
Loctite 243 → mittlere Klebkraft, wiederablösbar.
Loctite 638 → strukturell, ohne Gewalt nicht zu entfernen.

🧪 TEIL 2: Wie überträgt Klebstoff Kraft?

• zum Scheren – besser (große Oberfläche = hohe Kraft),
• bei Dehnung – schlimmer (es kann sich wie Klebeband ablösen),
• zum Biegen – abhängig von der Schichtdicke und der Härte des Klebers.

📌 Regel: Je dünner und gleichmäßiger die Schicht, desto stärker die Verbindung.

🔧 TEIL 3: Oberflächenvorbereitung – der Schlüssel zum Erfolg

1. Entfetten – Isopropanol, Aceton
2. Matt (falls erforderlich) – 600–800er-Schleifpapier
3. Von Staub befreien
4. Passen Sie den Abstand an – idealerweise 0,05–0,15 mm

💡 Niemals „auf Fett“ oder mit verbleibender Schutzfolie kleben.

🌡️ TEIL 4: Bindung, Temperatur und Leitfähigkeit

• Epoxidharz mit Silber- oder Keramikzusatz → leitet Wärme (z. B. Arctic Alumina)
• Elektrisch leitfähige Klebstoffe – zur Abschirmung, Erdungskontakt (mit Graphit-/Silberzusatz)
• Die meisten Klebstoffe isolieren Strom und Wärme. Wenn Sie ihn also grundlos unter den COB legen, kocht die LED.

📏 TEIL 5: Wann ist Kleben statt Schrauben besser?

• Sie haben dünnes Material, das durch die Schraube zerbrochen wird
• Sie möchten Aluminium mit Kunststoff verbinden – kein Spiel, kein Gewinde
• Sie möchten die Wärme über die gesamte Oberfläche leiten (nicht nur über die Schraube).
• Sie fertigen eine Lampe, die nicht zerlegt werden kann – z.B. ein Gussgehäuse

⚠️ TEIL 6: Wann sollte NICHT geklebt werden?

• Wenn Sie es jemals auseinandernehmen müssen (es sei denn, Sie haben einen Dremel und Geduld)
• Wie kombiniert man zwei unterschiedliche Materialien, die hart arbeiten (Aluminium + Stahl)
• Bei einer Erwärmung der Oberfläche auf über 120–150 °C (die meisten Klebstoffe lösen sich)

📚 QUELLEN:

• Loctite – Konstruktionshandbuch für geklebte Baugruppen
• 3M – Leitfaden zur Auswahl von Strukturklebstoffen
• Henkel – Whitepaper zu anaeroben Schraubensicherungen
• Arctic – Technische Daten des Wärmeleitklebers

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Kleben ist eine vollwertige Verbindungsmethode – kein „Plan B“
• Richtig ausgewählt, vorbereitet und angewendet – es kann haltbarer sein als eine Schraube
• Der Kleber kann:
  • Wärme leiten,
  • abdichten,
  • isolieren,
  • und alles erledigen … ohne eine einzige Schraube

🌡️ MODUL 7: Wärmeübertragung durch Verbindungen

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Manchmal haben Sie:

• guter Kühler,
• dickes Stück Aluminium,
• großer Kühler mit Lamellen wie ein Igel,

...und die LED erwärmt sich immer noch.

Warum? Weil es nicht nur darauf ankommt, was man hat. Es geht darum, wie es mit dem Rest verbunden ist – hat die Wärme einen Weg von der Diode → durch die Unterlegscheibe → die Schraube → das Gehäuse → die Luft?

In diesem Modul geht es um die mechanische Verbindung als Teil des Kühlsystems.

📐 TEIL 1: Der Wärmepfad – welche Schichten muss er durchlaufen?

1. Diodenkern (Verbindung)
2. PCB (z. B. MCPCB oder COB)
3. Zwischenschicht (Paste, Kleber, Luft...)
4. Kühler/Gehäuse
5. Umgebungsluft

📌 Und das Schlimmste daran? Die Verbindungen zwischen den Schichten. Jeder Luftspalt = drastischer Anstieg des Wärmewiderstands.

🔧 TEIL 2: Die Schraube als Wärmeleiter

Die Schraube leitet Wärme – sofern sie aus Metall (Stahl, Aluminium, Messing) ist, allerdings sehr punktuell. Der Querschnitt beträgt lediglich 3–5 mm².

• ist nicht genug,
• aber es kann helfen – wenn gut gedrückt,
• bei manchen Ausführungen handelt es sich um ein Kühlelement.

🧪 TEIL 3: Kleber und Wärmeleitpaste – der Unterschied ist gewaltig

📌 Wenn sich Luft zwischen Leiterplatte und Kühler befindet, wird die Wärme reflektiert und kehrt zur Diode zurück. Die Paste verbessert die Wärmeübertragung.

📏 TEIL 4: Kontaktkraft und Leitung

• Zu locker gedreht → dünne Pastenschicht haftet nicht → Hotspot
• Zu fest → Verformung der Leiterplatte, Beschädigungsgefahr

💡 Empfohlene Anzugsdrehmomente (laut LED-Herstellern): M3: 0,4–0,6 Nm, M4: 0,8–1,2 Nm

⚠️ TEIL 5: Fehler bei der Auslegung thermischer Verbindungen

• Kein Einfügen → Hotspots
• Schlechte (Isolier-)Paste → LED kocht
• Schraube zu lang → schwacher Druck
• Kunststoff-Abstandshalter → Wärmeisolator
• Wärmeleitkleber zu dick → wirkt wie eine Isoliermatte

🧪 TEIL 6: Wie testet man die Qualität der Kühlung durch Anschluss?

• Finger nach 10 Minuten Arbeit - wenn der Heizkörper brennt und die LED leuchtet → es funktioniert
• Pyrometer / Wärmebildkamera – So erkennen Sie Unebenheiten
• Vergleichstest: Lampe mit Paste vs. ohne → Unterschied in der LED-Temperatur = 10–20°C
• NTC-Temperaturerfassung – z.B. im Treiber oder auf der Platine

📚 QUELLEN:

• Cree – Anwendungshinweis zum Wärmemanagement
• Arctic – Whitepaper zu Wärmeleitpasten
• ISO 8302 – Normen zur Messung der Wärmeleitfähigkeit
• TI – Leistungsableitung durch mechanische Schnittstellen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Guter Kleister + guter Druck > Schraube selbst
• Je dünner die Zwischenschicht, desto besser – sie muss aber gleichmäßig sein
• Die Schraube kann Wärme leiten, ist jedoch kein Ersatz für einen ordnungsgemäßen Kontakt.
• Keine Paste = heiße Diode, kürzere Lebensdauer, schwächere Lumen
• Mechanische Verbindung = Teil des thermischen Systems – immer

🧷 TEIL 3: Schmiermittel, Pasten und Schutzbeschichtungen

💡 Kupferpaste + A2 Schraube = eine lebenslange Verbindung, die Sie auch nach 5 Jahren noch lösen können.

🌡️ TEIL 4: Wärmeausdehnung – und warum sie ein Problem ist

• Aluminium dehnt sich doppelt so stark aus wie Stahl.
• Kunststoffe können unter UV-Strahlung schrumpfen/quellen,
• All dies führt zu Lockerheit, Rissen und Fadenabrissen

📌 Sicherheit:

• flexible Pads,
• Abstandshalter aus Kunststoff (aber UV-beständig),
• flexible Klebstoffe statt harter Epoxidharze

🚨 TEIL 5: Fehler, die Ihre Verbindungen zerstören

• Edelstahlschraube + Aluminiumprofil + Feuchtigkeit = galvanische Korrosion
• A2 Schraube → „trocken“ eingeschraubt → saß nach einem Jahr endgültig fest
• Stahlnietmutter → im Aluprofil → Wasser → das Ganze platzt
• Leitfähiger Kleber + hohe Luftfeuchtigkeit = Kurzschlusspfad

🛠️ TEIL 6: Profi-Tipps aus der Werkstatt

• Verwenden Sie niemals zwei verschiedene Metalle ohne Zwischenschicht (z. B. PA-Pad, Silikon, Cu-Paste)
• Es ist besser, Loctite einmal zu oft als einmal zu selten aufzutragen.
• Test nach 3 Monaten – nicht direkt nach der Installation
• Jede Verbindung, die "keinen Zugriff hat" = muss für immer gesichert werden

📚 QUELLEN:

• ISO 9227 – Salzsprühnebelprüfung auf Korrosionsbeständigkeit
• Böllhoff – Handbuch zur Korrosion von Verbindungselementen
• Loctite – Schraubensicherungsmittel und Anti-Seize-Referenzhandbuch
• NACE – Leitfaden zur Korrosionsprävention

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Die Verbindung nach einem Jahr ist ein Test des Projekts, nicht der Moment der Montage
• Feuchtigkeit, Dünger, Temperatur = tödliche Dreifaltigkeit für schlecht gesicherte Schrauben
• A2 Stahl + Paste + Pad = Standard für jede LED Lampe „seit langem“
• Und jede Schraube, die sich nach einem Jahr nicht lösen lässt, ist keine Verbindung mehr – sie ist ein Problem

🔍 MODUL 9: So testen Sie die Anrufqualität

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:
Sie können eine Superschraube, einen fantastischen Kühler, NASA-Kleber und kohlenstofffaserverstärkte Nieten haben. Aber bis Sie es ausprobieren, wissen Sie nicht, ob die Verbindung:

• mechanisch hält (ob es nach dem ersten Stoß abfällt),
• leitet Wärme (ob die LED überhitzt),
• löst sich nicht mit der Zeit,
• und wird es 5 Jahre halten, nicht 5 Tage.

Dies ist ein Modul zum Thema Testen. Manuell, mit Werkzeugen und praktisch. Keine Labore – aber mit Ergebnissen.

🛠️ TEIL 1: Mechanischer Test – Hält er stand?

• 🔧 Drehmomentschlüssel:
  • Sie prüfen, ob die Verbindung dem Drehmoment standhält, mit dem sie angezogen wurde
  • Sie testen, ob es sich mit der Zeit gelockert hat
  📌 Wenn die Schraube mit 0,5 Nm angezogen wurde und sich nach einem Monat bei 0,2 löst, liegt ein Problem vor.
• 🧪 Manueller Schertest:
  • Versuchen Sie, die verdrehten Elemente relativ zueinander zu bewegen
  • Wenn sie „klicken“, sind sie locker – etwas stimmt nicht
  💡 Besonders wichtig bei Hülsen und Abstandshaltern – Spiel = Spannung beim Erhitzen
• 🔩 Test-Start:
  • Nach 2-3 Wochen abschrauben
  • Widerstand beurteilen:
  zu leicht = Lockerung
  zu hart = Korrosion / Festfressen

🌡️ TEIL 2: Wärmetest – leitet es die Wärme gut?

• 📏 Laserthermometer / Pyrometer:
  • Temperaturmessung: LED, Strahler, Gehäuse
  • Unterschied >10°C = etwas blockiert den Wärmefluss
• 🔬 Wärmebildkamera:
  • Zeigt Hotspots, also Stellen mit hohem thermischen Widerstand
  • Überprüft, ob die Kühlung gleichmäßig funktioniert
• 🧪 Einfacher Fingertest (DIY):
  • Nach 15 Minuten Lampenbetrieb berühren: Strahler, Gehäuse, Schraube
  • Wenn der Heizkörper heiß ist und die LED funktioniert – OK
  • Wenn die LED heiß und der Strahler kalt ist → liegt ein Problem mit dem Wärmekontakt vor

📐 TEIL 3: Vibrations- und Umwelttest

• 📳 Vibration (manuell):
  • Schlagen Sie mit einem Hammer (nicht mit der Kraft von Chuck Norris)
  • Schütteln Sie den Artikel
  • Beobachten: Lockerheit, LED-Flackern
• 🌧️ Feuchtigkeitstest (Zuhause):
  • „Kammer“ aus einer Schachtel und einem feuchten Schwamm
  • 48-Stunden-Test → Überprüfen Sie den Zustand von Metall und Verbindungen
  • Korrosion? Lockerheit? = Schlechtes Design

🔌 TEIL 4: Elektrischer Test (für leitfähige Verbindungen)

• • Multimeter → Durchgangs- oder Widerstandsmessmodus
• • Überprüfen Sie zwischen Schraube und Platte/Kühler/Erde
• 📌 Widerstand > 1 Ω = etwas hat keinen Kontakt
• 📌 Kein Kontakt = keine Leitfähigkeit = keine Kühlung

📚 QUELLEN:

• IPC-TM-650 – Prüfmethodenhandbuch für die Elektronikmontage
• Cree – Thermische Messung und Prüfung für LED-Anwendungen
• Würth – Montagenachweishandbuch
• Fluke – Handbuch für thermische Testtechniken

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Testen Sie, bevor Sie den Fall abschließen
• Test vor der Übergabe an den Kunden
• Testen Sie, bevor Sie eine „10-Jahres-Garantie“ ausstellen
• Denn eine schlecht verpresste Thermoverbindung = LED 20°C wärmer = 50% kürzere Lebensdauer

🧪 MODUL 10: Beispiele aus der Praxis

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:
Wir können über Theorien, Momente, Pasten, Klassen A2-70 und Vibrationstests sprechen.
Aber nichts spricht lauter als:

• Foto einer kaputten Lampe,
• eine Schraube, die nicht entfernt werden kann,
• eine Niete, die durch ein schlecht gewähltes Loch fiel,
• die Verbindung ist sauber verschraubt – und sieht nach 5 Jahren noch aus wie ab Werk.

Dieses Modul ist das Wesentliche – eine solide Analyse von Beispielen, die uns etwas beigebracht haben.

✅ FALL 1: 200 W LED-Lampe – auf Aluminium genietet

• Anwendung: Pflanzenlampe mit passiver Kühlung
• Verbindung: Aluminiumprofil + Heizkörper + Aluminiumniet 4 mm
• Zusätzlich: Aluminiumhülsen als Abstandshalter, Arctic Alumina Wärmeleitpaste
• Wirkung nach 3 Jahren:
  - keine Freigabe
  - keine Korrosion
  – Dioden halten ~78°C
  - die Nieten halten stärker als das Gehäuse
• 📌 Warum funktioniert es? Materialauswahl, korrekte Montage, Hülsenunterstützung.

❌ FALL 2: 120W LED-Leuchte – M4-Schraube aus Kunststoff

• Anschluss: COB-Platine auf ABS verschraubt ohne Abstandshalter, ohne Paste
• Nach 2 Monaten:
  - verformter Kunststoff
  - Faden gemacht
  - Überhitzung
  - Lüfterbetriebsspielraum
• 📌 Fehler: fehlende Durchführungen, kein thermischer Kontakt, mechanische Materialermüdung.

✅ FALL 3: LED-Treiber + Stahlgehäuse + Loctite 243

• Anschluss: M3 A2 + Loctite 243, Schraube in Messingeinsatz eingeschraubt
• Nach einem Jahr:
  - keine Korrosion
  - sauberes Gewinde
  -die Schraube hält noch das Drehmoment
• 📌 Warum funktioniert es? Material + Chemikalienschutz + keine Belastung.

❌ FALL 4: LED-Außenleuchte – Cu–Al-Verbindung ohne Isolierung

• Verbindung: Kupfer + Aluminium + Stahlschraube 8.8 ohne Paste
• Nach 4 Monaten:
  - Schraube durch galvanische Korrosion beschädigt
  - einfach
  -LED überhitzt
• 📌 Fehler: keine Isolierung zwischen Metallen + Feuchtigkeit = elektrochemische Zelle.

✅ FALL 5: Gewindeniet (Nietmutter) + Aluminiumprofil – ohne Schraube

• Anwendung: LED-Panel mit austauschbarem Lampenschirm
• Nach 2 Jahren:
  - Nietmutter hält
  - kein Lösen
  - einfache Wartung
• 📌 Warum funktioniert es? Richtige Nietmuttermontage, Edelstahlschraube, Serviceprojekt.

📚 QUELLEN:

• Servicedokumentation unserer Eigenkonstruktionen
• ANSI/ISO-Fallstudien – Beispiele für Feldfehler bei der Konstruktion von Verbindungselementen
• Cree & Osram – Whitepaper zur Anwendungszuverlässigkeit
• Forum: EEVBlog, Alles über Schaltkreise – Teardown-Abschnitte

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

• Eine Verbindung ist eine Abfolge von Entscheidungen: Material, Typ, Moment, Umgebung, Verwendung
• Kleine Unterschiede machen mit der Zeit einen großen Unterschied
• Echte Tests = weniger Beschwerden
• Eine gute Verbindung ist eine, die Sie ... vergessen.

🏁 DAS ENDE

Eine Verbindung, die sich nicht bewegt, ist kein Zufall. Es ist eine Konstruktion.

Nachdem Sie diesen Leitfaden gelesen haben, wissen Sie bereits, dass:

• eine Schraube ist nicht „Gewinde und Kopf“ – sie ist ein Kraftübertragungssystem,
• Das Pad ist keine Dekoration – es ist eine Barriere, ein Isolator, ein Stabilisator,
• Ein Niet ist keine halbe Sache – er ist eine dauerhafte und vorhersehbare einseitige Verbindung,
• Kleber kann besser halten als eine Schraube – wenn man ihn mit Bedacht einsetzt,
• und jede Verbindung ist ein Kampf gegen: Zeit, Wasser, Lockerheit und Temperatur.

Eine LED-Lampe, die nach Jahren noch intakt ist, ist kein Glücksfall.
Dies ist die Wirkung:

• durchdachte Materialien,
• die richtigen Momente,
• richtigen Druck,
• und gute Kenntnisse darüber, was eine Schraube, Niete, Hülse oder Paste eigentlich bewirkt.

Wenn Ihre Verbindungen „übertrieben“ aussehen – großartig.
Denn diese unterscheiden einen Selbstbausatz von einer Konstruktion, für die man sich vor einem Maschinenbauer nicht schämen muss.