Was ist "Sperrgleichspannung" bei LEDs?

[Maximlian S. (maduino)]

Hallo,

ich habe eine etwas ältere Siebensegmentanzeige mit dem Datenblatt im 
Anhang. Ich möchte die Anzeige nun betreiben. Habe also üblicherweise 
bei 5V mit den 20 mA gerechnet (bei typ. 2,1V Durchlassspannung für 
grün) und bin auf einen Widerstand von ~ 150Ω gekommen.

So habe ich das aufgebaut und angeschaut. Die Anzeige zieht 21 mA, 
leuchtet aber etwas "dunkel".

Da habe ich mal ins Datenblatt geschaut und Sperrgleichspannung sowie 
Spitzendurchlassstrom gelesen, was mir so gar nichts sagt.

Kann ich die LEDs mit mehr als 20 mA betreiben? Warum steht im 
Datenblatt nicht die typ. Durchlassspannung? Das bedeuten diese anderen 
Werte?

Es wäre super, wenn jemand etwas Licht ins Dunkle für mich bringen 
könnte ;-)

 - VG, maduino

[Michael U. (amiga)]

Hallo,

lange ist es her, da war ich froh, die VQE2x überhaupt zu bekommen...
Etwas älter stimmt, mehr als 30 Jahre.

Hell nach heutigem Verständnis bekommst Du die nicht, 20mA ist der 
zulässige dauerhaft Segmentstrom. Gut ablesbar sollte sie da aber sein.
Spitzendurchlassstrom ist bei Multiplexbetrieb das Maximum, da gab es 
noch Ergänzungen zu den Zeiten bzw. dem Tastverhältnis. Sprerrgleich 
spannung ist wie üblich die maximal zulässige Spannung in Sperrichtung, 
also mit + an der Kathode und - an der Anode. Ist bei LEDs generell 
recht niedrig, ist ja auch keine sinnvolle Betriebsweise.
typ. Durchlassspannung steht doch drin: 2,6V bei 10mA.

Gruß aus Berlin
Michael

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Maximlian S. schrieb:
> und Sperrgleichspannung
Bei verpolten 6V wird die LED wieder leitend.

> sowie Spitzendurchlassstrom gelesen, was mir so gar nichts sagt.
Den kannst du für ein paar ms fließen lassen. Wenn der Strom höher wird, 
dann degradiert die LED.

Michael U. schrieb:
> Gut ablesbar sollte sie da aber sein.
Bei mauscheligem Zimmerlicht.

Maximlian S. schrieb:
> Habe also üblicherweise bei 5V mit den 20 mA gerechnet
Wie kommst du auf diesen "üblichen" Wert?
Ich mache es mit den LEDs immer so, dass ich Strom durchlasse, bis ich 
entweder den maximalen Dauerstrom oder die gewünschte Helligkeit 
erreicht habe. Im ersten Fall nehme ich eine andere LED, im zweiten Fall 
kommen selten 20mA heraus...

Michael U. schrieb:
> Sprerrgleich spannung ist wie üblich die maximal zulässige Spannung in
> Sperrichtung, also mit + an der Kathode und - an der Anode. Ist bei LEDs
> generell recht niedrig, ist ja auch keine sinnvolle Betriebsweise.
Ich habe mal eine handvoll meiner LEDs aus der Bastelkiste bemustert: 
halbwegs aktuelle LEDs sperren auch bei Ur = 60V noch.

[Achim S. (Gast)]

Maximlian S. schrieb:
> Die Anzeige zieht 21 mA,
> leuchtet aber etwas "dunkel".

Nur mal vorsichtshalber nachgefragt: die 21mA gelten für ein einzelnes 
Segment? Oder müssen sich mehrere Segmente diesen Strom teilen?

[J. S. (pbr85)]

Lothar M. schrieb:
> Maximlian S. schrieb:
>> und Sperrgleichspannung
> Bei verpolten 6V wird die LED wieder leitend.

Und ist bei kleinstem Strom in Nullkommanix kaputt. Daher sollte man da 
beim Testen sorgfältig aufpassen, und lieber auch mit der typischen 
Flussspannung testen und nicht etwa mit einer KSQ die da erst die 
Maximalspannung raus gibt.

Lothar M. schrieb:

>> Sprerrgleich spannung ist wie üblich die maximal zulässige Spannung in
>> Sperrichtung, also mit + an der Kathode und - an der Anode. Ist bei LEDs
>> generell recht niedrig, ist ja auch keine sinnvolle Betriebsweise.
> Ich habe mal eine handvoll meiner LEDs aus der Bastelkiste bemustert:
> halbwegs aktuelle LEDs sperren auch bei Ur = 60V noch.

Wäre mir neu und ich würde behaupten, dass es sehr ungewöhnlich sei. 
Moderne High Power LEDs haben da eigentlich alle Sperrspannungen im 
Bereich von 5V. Beispiel die recht aktuelle Cree XP-G3, Seite 3 im 
Datenblatt: Max. reverse voltage 5V. Noch weitaus weniger: Osram Oslon 
mit max. 1,2V, Seite 4 im Datenblatt.

So eine billige 5mm LED für einige Cent kann man ja schrotten, aber bei 
einer HP-LED für einige € wird es schon ärgerlich.

[Jemand (Gast)]

Hallo

was technische damit gemeint war ("ist" passt irgendwie nicht, wo selbst 
der Staat aus dem dieses Produkt stammt bald seit 29 Jahren Geschichte 
ist, die 7Segmentanzeige selbst wird sicher noch 10- 20 Jahre mehr auf 
dem Buckel haben...) wurde ja schon erklärt.
Diese schöne Beispiel zeigt aber wie verwirrend und unsinnig es ist 
unbedingt alle Technischen Begrifflichkeiten in ein "super exaktes" 
Deutsch (Französisch, Italienisch, Türkisch....)zu übersetzen.
Das wird nur unfreiwillig komisch für den Wissenden und unnötig 
verwirrend für den Neuling.
Besonders schlimm soll(te) es wohl in Frankreich mit den 
Übersetzungswahn oder eher Zwang sein (werden?) - ist da etwas wahres 
dran?

mfg

Jemand

[Manfred (Gast)]

J. S. schrieb:
>> Ich habe mal eine handvoll meiner LEDs aus der Bastelkiste bemustert:
>> halbwegs aktuelle LEDs sperren auch bei Ur = 60V noch.
> Wäre mir neu und ich würde behaupten, dass es sehr ungewöhnlich sei.

Das Thema Sperrspannung gab es doch vor längerem schon einmal. Da hatte 
ich eine 5mm-LED China-Noname getestet und bis über 30V keinen 
Durchbruch erzielt.

Das ist aber rein theoretisch bzw. Spieltrieb - in einem realen Aufbau 
sorgt man gefälligst dafür, den Datenblattwert nicht zu überschreiten.

Jemand schrieb:
> Diese schöne Beispiel zeigt aber wie verwirrend und unsinnig es ist
> unbedingt alle Technischen Begrifflichkeiten in ein "super exaktes"
> Deutsch (Französisch, Italienisch, Türkisch....)zu übersetzen.

Unfug, wer eine Diode begriffen hat, kann die Begriffe eindeutig 
zuordnen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

J. S. schrieb:
> Und ist bei kleinstem Strom in Nullkommanix kaputt.
Bei einer solch hohen Spannung wie 30 oder gar 60V natürlich schon. Da 
wird die Verlustleistung schnell unangenehm.

J. S. schrieb:
> ... im Datenblatt.
Ja, ich habe da bewusst das Datenblatt ignoriert. Und ich bin mir 
sicher, dass diese Cree und Osram LEDs tatsächlich auch 1. viel mehr 
Spannung halten oder 2. bei dieser Rückwärtsspannung nicht kaputt gehen, 
solange der Storm nicht zu groß ist.

> So eine billige 5mm LED für einige Cent kann man ja schrotten, aber bei
> einer HP-LED für einige € wird es schon ärgerlich.
Würde ich auch nicht (ohne Strombegrenzung) machen. Aber der Witz ist 
ja, dass die LEDs beim Erreichen der maximalen Ur nicht kaputtgehen, 
sondern lediglich wie eine Z-Diode zu leiten beginnen. Und wenn man den 
Strom auf ungefährliche Werte begrenzt, dann passiert der LED nichts.

[J. S. (pbr85)]

Lothar M. schrieb:
> J. S. schrieb:
>> Und ist bei kleinstem Strom in Nullkommanix kaputt.
> Bei einer solch hohen Spannung wie 30 oder gar 60V natürlich schon. Da
> wird die Verlustleistung schnell unangenehm.
>
> J. S. schrieb:
>> ... im Datenblatt.
> Ja, ich habe da bewusst das Datenblatt ignoriert. Und ich bin mir
> sicher, dass diese Cree und Osram LEDs tatsächlich auch 1. viel mehr
> Spannung halten oder 2. bei dieser Rückwärtsspannung nicht kaputt gehen,
> solange der Storm nicht zu groß ist.
>
>> So eine billige 5mm LED für einige Cent kann man ja schrotten, aber bei
>> einer HP-LED für einige € wird es schon ärgerlich.
> Würde ich auch nicht (ohne Strombegrenzung) machen. Aber der Witz ist
> ja, dass die LEDs beim Erreichen der maximalen Ur nicht kaputtgehen,
> sondern lediglich wie eine Z-Diode zu leiten beginnen. Und wenn man den
> Strom auf ungefährliche Werte begrenzt, dann passiert der LED nichts.

Ja, aber die zulässigen Ströme bewegen sich da im einstelligen 
µA-Bereich, zumindest sind das die Werte, die ich so im Kopf habe. 
Gelesen in Datenblättern. Solche Werte erreicht man sehr schnell bei nur 
geringer Überschreitung. Lasse mich da aber gerne korrigieren.

Und mir sind so auch ein paar HP-LEDs bei nur ~6-7V kaputt gegangen, 
weil ich zu doof war genau auf die Polarität zu achten bzw. die Spannung 
am Labornetzteil runter zu drehen.

[Fablab DD (Gast)]

Bei den VQE24 u.ä. gib es noch Helligkeitsklassen welche durch einen 
Buchstaben nach der Bezeichnung gekennzeichnet werden.

VQE 24 A ist die hellste. B/C/D sollten noch gehen. E/F sind nach 
heutigen Maßstäben Schrott. Bis H wurde glaube ich noch an Bastler 
verkauft.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Maximlian S. schrieb:
> Ich möchte die Anzeige nun betreiben. Habe also üblicherweise
> bei 5V mit den 20 mA gerechnet (bei typ. 2,1V Durchlassspannung für
> grün) und bin auf einen Widerstand von ~ 150Ω gekommen.

Warum rechnest du mit "typ. 2,1V Durchlassspannung", wenn im Datenblatt 
doch 2.6V bei 10mA stehen?

> So habe ich das aufgebaut und angeschaut. Die Anzeige zieht 21 mA,
> leuchtet aber etwas "dunkel".

Ja. Vor 30 Jahren waren LED noch nicht so hell wie heute.

> Da habe ich mal ins Datenblatt geschaut und Sperrgleichspannung sowie
> Spitzendurchlassstrom gelesen, was mir so gar nichts sagt.

Wirklich? Du hast noch nie davon gehört, daß die Sperrspannung einer 
Diode begrenzt ist? Du hast noch nie eine LED (oder ein LED-Display) im 
Multiplex betrieben?

> Kann ich die LEDs mit mehr als 20 mA betreiben? Warum steht im
> Datenblatt nicht die typ. Durchlassspannung?

Die steht doch da. Nicht für 20mA, ok. Aber für 10mA. Außerdem: 
Datenblatt ... ist das keins. Das ist die eine Seite ca. DIN A6, die 
dafür im Halbleiterkatalog vorgesehen war. Es gab auch detailliertere 
Datenblätter, aber nur auf Papier und mittlerweile verloren.

> Das bedeuten diese anderen Werte?

Die max. 20mA Durchlaßstrom sind der Dauerstrom oder der Mittelwert im 
Betrieb mit gepulstem Strom (Multiplex). Das ist ein thermisches Limit; 
mehr Strom würde die LED-Chips killen. Im Multiplex darfst du mit 
höheren (Impuls)Strömen bis 150mA arbeiten.

Sperrspannung ist maximal 6V, das ist aber im realen Betrieb irrelevant. 
Wellenlänge und Lichtstärke muß ich doch hoffentlich nicht erklären? 
Wobei zur Lichtstärke anzumerken wäre, daß die Bauelemente in 
Helligkeitsklassen A..F eingeteilt sind, wobei A am dunkelsten und F am 
hellsten ist. Trotzdem solltest du die maximal knapp 1.2mcd für Gruppe F 
mal mit aktuellen LED vergleichen. Vielleicht wird dir dann klar, warum 
dir das Display so dunkel erscheint.


Lothar M. schrieb:
> Ich habe mal eine handvoll meiner LEDs aus der Bastelkiste bemustert:
> halbwegs aktuelle LEDs sperren auch bei Ur = 60V noch.

Klar. LED von vor 30 Jahren aber eher nicht.

[Manfred (Gast)]

J. S. schrieb:
> Und mir sind so auch ein paar HP-LEDs bei nur ~6-7V kaputt gegangen,
> weil ich zu doof war genau auf die Polarität zu achten bzw. die Spannung
> am Labornetzteil runter zu drehen.

Mir ist gestern eine LED verreckt, weil ich zu doof war, ins richtige 
Fach zu greifen: 2 Ohm anstatt 2 kOhm.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Fablab DD schrieb:
> Bei den VQE24 u.ä. gib es noch Helligkeitsklassen welche durch einen
> Buchstaben nach der Bezeichnung gekennzeichnet werden.

Ja.

> VQE 24 A ist die hellste. B/C/D sollten noch gehen. E/F sind nach
> heutigen Maßstäben Schrott.

Nein. Es ist anders herum. Und A/B habe ich nie gesehen.

[J. S. (pbr85)]

Manfred schrieb:
> J. S. schrieb:
>> Und mir sind so auch ein paar HP-LEDs bei nur ~6-7V kaputt gegangen,
>> weil ich zu doof war genau auf die Polarität zu achten bzw. die Spannung
>> am Labornetzteil runter zu drehen.
>
> Mir ist gestern eine LED verreckt, weil ich zu doof war, ins richtige
> Fach zu greifen: 2 Ohm anstatt 2 kOhm.

Ist mir auch einmal fast genauso passiert: Strahler mit 28W COB 
aufgebaut, wollte kurz testen und 0,2Ohm statt 2,2 erwischt und so bekam 
die LED statt der maximalen 720mA die vollen 2A, die das Netzteil 
hergibt. Lief etwa 15s und ich war extrem beeindruckt, wie hell die LED 
war, meine Hand in 10cm Entfernung wurde sofort warm von der 
Strahlungsleitung.:D Bis ich den Fehler dann bemerkte, weil der 
Widerstand anfing zu rauchen... Die COB läuft aber heute noch 2 Jahre 
später einwandfrei, woran man eine gute Bondung und Wärmeableitung 
erkennt!

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Axel S. schrieb:
>> VQE 24 A ist die hellste. B/C/D sollten noch gehen. E/F sind nach
>> heutigen Maßstäben Schrott.
>
> Nein. Es ist anders herum. Und A/B habe ich nie gesehen.

Falls mir jemand nicht glaubt, hier mal die erste Seite aus einem 
richtigen Datenblatt. Leider nicht für die VQB2x, sondern die Schwester 
VQB1x. Aber hier sind die Helligkeitsgruppen explizit aufgeführt. A gab 
es demnach gar nicht. Und F ist nach oben offen, die knapp 1.2mcd sind 
also das Minimum.

Außerdem noch 4 Seiten Datenblatt für die VQB200/201. Hier findet man 
auch die Diagramme min/typ/max V_f vs. I_f für die grünen LED-Chips.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

J. S. schrieb:
> Ja, aber die zulässigen Ströme bewegen sich da im einstelligen
> µA-Bereich, zumindest sind das die Werte, die ich so im Kopf habe.
Die LED geht im Rückwärtsbetrieb (wie auch im Vorwärtsbetrieb) deshalb 
kaputt, weil sie zu heiß wird. Eine LED, die also vorwärts bei 3V 
maximal 50mA, also 150mW aushält, wird im Rückwärtsbetrieb bei 30V 
immerhin noch 5mA überleben.

> Gelesen in Datenblättern.
Ich habe im Datenblätter einer Kingbright LED nachgeschaut, da steht 
tatsächlich was von 10µA. Aber Achtung: das ist der Strom, der bei einer 
Rückwärtsspannung von 5V maximal fließen wird. Das ist aber eine ganz 
normale Betriebsbedingung.

Auch diese LED wird erst kaputtgehen, wenn die maximale Leistung 
überschritten wird.

J. S. schrieb:
> Und mir sind so auch ein paar HP-LEDs bei nur ~6-7V kaputt gegangen,
> weil ich zu doof war genau auf die Polarität zu achten bzw. die Spannung
> am Labornetzteil runter zu drehen.
In welcher Richtung hattest du die dann betrieben?
6V vorwärts ohne Strombegrenzung, das könnte den beschriebenen Effekt 
hervorrufen...

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Lothar M. schrieb:
> Die LED geht im Rückwärtsbetrieb (wie auch im Vorwärtsbetrieb)
> deshalb kaputt, weil sie zu heiß wird.

Darauf würde ich nicht wetten. Es kann durchaus auch sein, daß sich die 
Daten einer LED rapide verschlechtern, sobald sie einmal die 
Durchbruchspannung im Sperrbereich erreicht hat. Ähnlich wie bei 
Transistoren mit der BE-Diode.

Das ist aber alles akademisch. Im Normalbetrieb braucht man keine hohen 
Sperrspannungen für LED. Selbst in den Schaltungen, wo LED notgedrungen 
mal verpolt betrieben werden, wie etwa bipolare Zweifarb-LED oder beim 
Charlieplexing, hat man maximal eine LED-Flußspannung in Sperrichtung 
anliegen. Das ist in jedem Fall erlaubt. Es werden ja sogar LED als 
Verpolschutz antiparallel zu anderen LED verbaut.

Siehe den Beitrag "Weiße LEDs verpolt -> rotes Licht"