Hi Gibt es eine Formel, wieviel Strom eine LED bei niedrigem duty cycle (z.B. 1uS bei 100Hz) im Vergleich zum Dauerbetrieb ohne beschädigt zu werden aufnehmen darf? Oder einfach Nennstrom dividiert durch duty cycle (also in dem Fall 100A bei einer 10mA LED)
Kenni schrieb: > Gibt es eine Formel, wieviel Strom eine LED bei niedrigem duty cycle > (z.B. 1uS bei 100Hz) im Vergleich zum Dauerbetrieb ohne beschädigt zu > werden aufnehmen darf? Steht im Datenblatt. > Oder einfach Nennstrom dividiert durch duty cycle > (also in dem Fall 100A bei einer 10mA LED) Nein, eindeutig nicht so.
Hallo Kenni, ganz so einfach ist es nicht, dennoch kann man es ausrechnen, wenn im Datenblatt der LED die nötigen Werte angegeben sind und man die Umgebungsbedingungen gut genug kennt. In dieser Applikation-Note findest du Beispiele: www.avagotech.com/docs/AV02-0871EN Der limitierende Faktor ist irgendwann die thermische Trägheit bzw. die Wärmekapazität der LED. Wenn der Puls "sehr kurz" ist (wie in deinem Beispiel 1 us), dann kann die Energie nicht abgeleitet werden und die ganze Energie erwärmt die Diode selbst. Wenn sie dabei zu heiß wird, wird sie beschädigt. Viele Grüße, Alex
Alex B. schrieb: > Der limitierende Faktor ist irgendwann die thermische Trägheit bzw. die > Wärmekapazität der LED. Wenn der Puls "sehr kurz" ist (wie in deinem > Beispiel 1 us), dann kann die Energie nicht abgeleitet werden und die > ganze Energie erwärmt die Diode selbst. ich würde sagen genau das Gegenteil. Die "thermische Trägheit" sorgt dafür das die Temperator sich langsam ändert, weil Masse erwärmt werden muss. Der limitierende Faktor sind die Kontaktierungen der Bonddrähte. Diese vertragen nur einen Gewissen Strom je Fläche.
Peter II schrieb: > ich würde sagen genau das Gegenteil. Die "thermische Trägheit" sorgt > dafür das die Temperator sich langsam ändert, weil Masse erwärmt werden > muss. > > Der limitierende Faktor sind die Kontaktierungen der Bonddrähte. Diese > vertragen nur einen Gewissen Strom je Fläche. Du liegst komplett falsch.
Kenni schrieb: > bei niedrigem duty cycle (z.B. 1uS bei 100Hz) ...anders ausgedrückt 1MOhm bei 100Hz, aber was hat das mit einem Duty Cycle zu tun? ;-)
hinz schrieb: > Du liegst komplett falsch. warum darf man dann LEDs kurzeitig mit einen höheren Strom pulsen, wenn man dann eine länger Pause macht?
Peter II schrieb: > warum darf man dann LEDs kurzeitig mit einen höheren Strom pulsen, wenn > man dann eine länger Pause macht? Weil dann die Wärme erst mal aus dem Halbleiter in das eigentlich wärmetransportierende Kupderpad kommt...
Peter II schrieb: > ich würde sagen genau das Gegenteil. Die "thermische Trägheit" sorgt > dafür das die Temperator sich langsam ändert, weil Masse erwärmt werden > muss. Ich habe mich vielleicht missverständlich ausgedrückt. Der Halbleiter einer LED ist "verschwindend" klein. Er besitzt daher nur eine sehr geringe Wärmekapazität. Wenn ein einzelner Puls sehr kurz ist, aber dennoch hochenergetisch, dann kann die Energie, welche im Halbleiter in Wärme umgewandelt wird, nicht über z.B. die dünnen Bonddrähte abgeführt werden. Die komplette Energie wird im Halbleiter in Wärme umgewandelt. Dieser hat eine endliche (kleine) Wärmekapazität. Ist die Energie des Pulses so groß, dass die Temperatur im Halbleiter unzulässig ansteigt, nimmt die LED einen Schaden. Die konkrete Wärmekapazität ist von der jeweiligen LED abhängig, ebenso wird sich der Aufbau zum Wärmeabtransport (Anzahl und Querschnitt von Bonddrähten, Keramik-Substrat, etc.) für die verschiedenen LEDs unterscheiden, so dass eine Berechnung immer vom jeweiligen LED-Typ abhängt. Viele Grüße, Alex
Kenni schrieb: > Gibt es eine Formel, wieviel Strom eine LED bei niedrigem duty cycle > (z.B. 1uS bei 100Hz) im Vergleich zum Dauerbetrieb ohne beschädigt zu > werden aufnehmen darf? Oder einfach Nennstrom dividiert durch duty cycle > (also in dem Fall 100A bei einer 10mA LED) Es gibt zwei Limits: 1. das thermische Limit. Eine LED verträgt eine gewisse Dauer- verlustleistung. Im Pulsbetrieb muß die mittlere Verlustleistung darunter bleiben. Zu beachten ist, daß bei höherem Strom auch mehr Spannung an der LED abfällt. Die Verlustleistung steigt also stärker als der Strom (doppelter Strom ergibt mehr als doppelte Verlustleistung). 2. ein absolutes Stromlimit. Das ist beispielsweise durch die Chipkontaktierung (nicht nur, aber auch die Bonddrähte) bestimmt. Beide Limits stehen im Datenblatt.
Alex B. schrieb: > nicht über z.B. die dünnen Bonddrähte abgeführt werden. Warum sollte überhaupt Wärme über die Binddrähte abgeführt werden wenn der Chip die Energie wunderbar über seinen Träger los wird?
Wenn dazu nichts im Datenblatt steht, kannst du eigentlich nur den Hersteller fragen oder musst es selbst ausprobieren. Die meisten modernen LED sind völlig anders konstruiert als noch vor vielleicht 20 Jahren und man findet in den Datenblättern nur noch selten etwas zu "echtem" Impulsbetrieb. Was dort unter Impulsströmen zu finden ist, beschreibt eher den Betrieb mit aus dem Stromnetz gewonnenem ungesiebten Gleichstrom. Diese Impulse sind derartig lang, dass sich im Chip nahezu statische Verhältnisse einstellen, und dem entsprechend sind die angegebenen Impulsströme auch nicht sehr viel höher als bei DC-Betrieb. Hinzu kommt, dass moderne LED auf die zu hohen Strömen gehörenden höheren Flußspannungen oft mit einer deutlichen Farbverschiebung reagieren. U.U. kann das erzeugte Licht dadurch für den beabsichtigen Einsatzzweck völlig unbrauchbar werden. Außerdem besitzen einige Typen deutliche Trägheit der Lichtemission, die sich als Phosporeszenz äussert. Solche LED sind also noch längst nicht dunkel, wenn dein 1µs Impuls beendet ist, und dafür ist nicht die Sperrschichtkapazität verantwortlich. Besonders bei den farbkonvertierten LED musst du deshalb mit kräftigen Farbänderungen während der Anstiegs- und Abfallzeit rechnen, wenn z.B. bei einer weissen LED der blau leuchtende Chip schon aus ist, und der orange farbene Phosphor nachleuchtet. Für einen bestimmten Verwendungszweck also tatsächlich am besten den Hersteller fragen; der kennt seine Konstruktion, hat wahrscheinlich auch Lebensdaueruntersuchungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen angestellt, und die vielen LEDs, die der schon verbrannt hat, kosten dich kein Geld.
Auch wenn ich nicht weiß, was für LEDs der TO betreiben möchte, bei 5mm LEDs gehe ich, für mein Gebastel, von 100 mA max. aus, und halte das zeitliche Mittel unter 15 mA. Zu den billigen Bastler-LEDs gibt es ja selten Datenblätter, aber wenn's doch mal eins gibt, findet man da öfters Werte um die 100 mA. Bei eigenen Tests war aber oft auch schon deutlich mehr drin, für aussagekräftige Werte sind die Tests aber nicht lange genug gelaufen. Wenn 100 Stunden gut gehen, heisst's noch lange nict, daß auch 1000 Stunden gehen. Bei Power LEDs sind die Angaben oft recht niedrig, so 2x Nennstrom. Es ist halt auch die Frage, ob man mit Einbußen bei der Lebensdauer leben kann. Ein LED-Blitzer an einem Modellflugzeug wird wohl nie 10000 Stunden Lebensdauer erreichen. Mit freundlichen Grüßen - Martin
Martin S. schrieb: > Ein LED-Blitzer an einem Modellflugzeug wird wohl nie 10000 > Stunden Lebensdauer erreichen. Wenns aber der Bertrand Piccard steuert...
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