Pulsschaltung für LED Backlight (LED Lebensdauer)

[Axel Schwenke]

Wolfgang Draxinger <wdraxinger@darkstargames.de> wrote:

Stefan Heinzmann wrote:
Seufz!

Ja.

Zu deiner Frage nach dem Ohmschen Gesetz: Ok hier bitte:

[ längliches, witzisch sein sollendes Geseier ]

Also, jetzt mal für alle laaaaangsaaaam zum Mitdenken (auch für
mich ;-) ); Ich habe eine LED von der ich nicht den optimalen Strom kenne.

Zugegeben. Du solltest aber mindestens den maximalen Strom kennen, den
du der LED zumuten kannst. Sonst wirst du sie wahrscheinlich zerstören.

So jetzt mein Problem: Wie bekomme ich bei einer LED den optimalen I_LED
raus, wenn ich dem Datenblatt nicht über den Weg traue.

Durch Ausprobieren? Das Datenblatt wird schwerlich eine Aussage a'la
"bei 137 mA leuchtet das Backlight mit einer von Wolfgang Draxinger als
angenehm empfundenen Helligkeit" enthalten.

U_LED kann ich ja leicht bestimmen (Antidiffusionsspannung)

Was willst du immer mit dieser theoretischen Spannung? Die kannst du
ohnehin in der Praxis nicht messen. Eine Leuchtdiode hat eine U/I-
Kennlinie. Die sieht bei allen Halbleiterdioden etwa gleich aus; der
Strom steigt exponentiell mit der Spannung (Durchlaßrichtung).

Wenn man in das U/I-Diagramm noch die Kennlinie von Spannungsquelle +
Vorwiderstand einträgt (Gerade mit Anstieg -R durch U_0), schneidet
diese die U/I-Kennlinie der LED im Arbeitspunkt und man kann Strom
und Spannung an der LED einfach ablesen.

Die U/I-Kennlinie kann man dem Datenblatt entnehmen. Hat man keins,
mißt man sie einfach selber. Dazu braucht man ein Labornetzteil, einen
Widerstand von ein paar hundert Ohm und ein Meßgerät. LED und Wider-
stand schaltet man in Reihe an das Netzteil und fährt ein paar Werte
für den Strom ab (sagen wir mal 1mA, 2mA, 5mA, 10mA, 20mA) und mißt
jeweils die Spannung an der LED. Punkte in ein Koordinatensystem
eintragen und Kurve reinmalen.

Wer gründlich sein will, macht das Ganze jetzt noch für mehrere
Temperaturen.

Da du ja anscheinend wissenschaftliche Ansprüche hast: entnimm der
Literatur die Formel für den theoretischen U/I-Zusammenhang und
bestimme die Parameter (sollten so 3-5 sein) aus den Meßwerten.

Der Praktiker rechnet einfach mit festen Durchlaßspannungen an
der LED; die sind allerdings abhängig von der Farbe. Rot ~ 1.7V,
Gelb ~ 1.8V, Grün ~ 2V, Blau/Weiß ~ 3V.

Die Temperaturabhängigkeit ist zwar prinzipiell vorhanden, bei
hinreichend großem Spannungabfall am Vorwiderstand (15% oder mehr)
fällt sie in der Praxis nicht auf.

aber I genehmigt sich die ja so viel sie will,
wenn man ihr nicht Zügel anlegt.

NEIN! Solange die Spannungsquelle den Strom hergibt, bestimmt sich
der Strom nur aus der Kennlinie der LED.


XL
--
Das ist halt der Unterschied: Unix ist ein Betriebssystem mit Tradition,
die anderen sind einfach von sich aus unlogisch. -- Anselm Lingnau

 

[Wolfgang Draxinger]

Also erst mal möchte ich mich hier dafür entschuldigen, dass ich hier
so doof rumgetrollt habe - oder zumindest Tendenzen in diese Richtung
gezeigt habe. Ich hatte zwar eigentlich versprochen, zu diesem Thread
nicht mehr zu posten, aber andererseits finde ich es unhöflich, keinen
sauberen Schlussstrich zu ziehen, was ich hiermit machen werde. Los
geht's:

_Daten des Backlights:_
Ich habe ein wenig recherchiert und nachgemessen. So wie es aussieht,
wurde das Backlight für einen Einsatz in transflektiven LC Displays
konzipiert und soll nur unter schwachem Umgebungslicht das sichere
Ablesen ermöglichen. Im inneren werkeln 25 LED Paare die jeweils in
Serie geschaltet sind.
I/U Kennlinie sieht wie folgt aus:
0,00A -> 0,30V
bis 0,03A auf 0,36V ansteigend
dann von 0,03A bis 0,20A auf 0,40V ansteigend.
Das Spektrum findet sich auf
http://home.mnet-online.de/wdraxinger/backlight.pdf (den Peak bei
550nm bitte ignorieren, die CCD Zeile des Spektrometers hat an dieser
Stelle 'nen 'Betscherer' weg und liest ca. 25 Impulse zu viel)

Der Helligkeitsverlauf erreicht bei 90mA @ 3,86V eine Flachstelle und
steigt erst ab 120mA weiter an. Danach linearer Anstieg der Helligkeit
proportional zum Strom. Alles nur subjektiv mit bloßem Auge.

---

_Versorgung:_
Den linearen Spannungsregler habe ich durch einen Schaltregler auf 5V
ersetzt, der die gesamte Schaltung locker versorgen kann und jetzt
direkt am Dynamo sitzt. Kühlung durch Fahrtwind.

Die Sensoren (teilweise analog) und der ľC (AVR) sind voneinander per
LC entkoppelt, der ľC hat 16MHz Takt und erzeugt per Waveform
Generator daraus 4MHz für einen differentiellen A/D Wandler. Läuft
ohne Probleme.

Da keine Pulsung der LED und der damit verbundenen Verluste in der
Zuleitung auftreten (Danke für den Hinweis, hab da irgendwie nicht
dran gedacht, war aber vom Feiern ein wenig fertig. Grund für das
Feiern kann durch googeln nach meinem Namen erfahren werden.)

---

_Dynamo:_
Zu der Sache mit dem leistungsgedrosselten Dynamo: Ich habe keine
Ahnung, wie das mit den heute erwerbbaren Dingern aussieht, aber AFAIK
war es noch vor 10 Jahren so, dass die Leistungsreduzierung durch das
Erzeugen einer Gegenkraft an der Achse erreicht wurde, die den Fahrer
dann nur noch mehr kräftiger in die Pedale treten ließ. Aus
physiologischer Sicht ein Unding, da man nicht auf Kraft (Spannung ;-)
) sondern auf hohe Trittfrequenz (Strom ;-) ) fährt. Und ich hatte
einen entsprechend umgebauten Dynamo mal vor Jahren im Einsatz, in
einem selbst gebauten Windgenerator für eine Wetterstation (Wind wehte
an der Stelle konstanter, als die Sonne schien), dem es bei einem
Sturm dann die Repeller-Blätter zerlegt hatte.

Die Sache läuft jetzt mit 300mA, was vollkommen im Rahmen liegt.
Anstatt der vorgeschlagenen NiCd habe ich NiMH verwendet.

---

_Schlusswort:_

Warum ich mich bei dem Backlight so dusselig angestellt habe. Das weiß
nur Bob...

Also:
- Bei all jenen, denen ich auf den Wecker gegangen bin: Entschuldigung
- Bei all jenen, die sich angegriffen fühlten: War nicht meine Absicht
und Entschuldigung
- Bei all jenen, die mich für einen degenerierten Troll halten: Was
kümmerts mich ;-)
- Bei all jenen, die darüber lachen können: War doch besser als 'ne
"Daily Soap", oder?

Und wer jetzt noch wissen will, was das Teil überhaupt macht:
Es ist ein Universal Fahrradcomputer mit Datenlogger:
Es wird die beim Fahren verbrauchte Energie ermittelt, bei falscher
Gangeinstellung gewarnt, automatisch das Licht angeschaltet (wieso
sollte ich da noch einen Schalter anbringen, wenn mir das der ľC
nebenbei macht?) und natürlich die Geschwindigkeit ermittelt.
Datenübertragung auf einen PC erfolgt per optischer Schnittstelle, das
Ganze soll in einem wasserdichten Kunststoffgehäuse untergebracht
werden, was die Kühlung (Verlustleistung) nicht ganz so einfach macht.

Viele Grüße
Wolfgang - der es endlich mal wieder geschafft hat pünktlich
aufzustehen und nicht mieß ( ;-) ) drauf ist.
--
"Ich habe heute Rindfleisch gegessen, und ich werde auch weiterhin
Rindfleisch essen." George W. Bush, Neujahr 2004. JN: Das weckt zwar
Hoffnung, aber bei der langen Inkubationszeit hilft uns das auch nicht
weiter...
[Dr. Joachim Neudert in ger.ct]

 

[Wolfgang Draxinger]

schwenke@jobpilot.de (Axel Schwenke) wrote in message news:<6dfk8c.7mp.ln@jobpilot.de>...

Wenn man in das U/I-Diagramm noch die Kennlinie von Spannungsquelle +
Vorwiderstand einträgt (Gerade mit Anstieg -R durch U_0), schneidet
diese die U/I-Kennlinie der LED im Arbeitspunkt und man kann Strom
und Spannung an der LED einfach ablesen.

Muss ich doch gleich mal machen... Stimmt auf 1% (Dreckeffekt oder
Meßfehler). Wie konnte ich nur an Dir zweifeln ;-)

Die U/I-Kennlinie kann man dem Datenblatt entnehmen. Hat man keins,
mißt man sie einfach selber. Dazu braucht man ein Labornetzteil, einen
Widerstand von ein paar hundert Ohm und ein Meßgerät. LED und Wider-
stand schaltet man in Reihe an das Netzteil und fährt ein paar Werte
für den Strom ab (sagen wir mal 1mA, 2mA, 5mA, 10mA, 20mA) und mißt
jeweils die Spannung an der LED. Punkte in ein Koordinatensystem
eintragen und Kurve reinmalen.

Schon geschehen. I->U Verlauf hab ich schon geschildert (war textuell
irgendwie einfacher als I->U zu beschreiben...) gemessen hab ich aber
U/I.

Also wie gesagt. [90; 100]mA scheinen ein ganz guter Bereich zu sein
und lassen sich mit 12,1Ohm für 5V +/- 0,5V ganz gut einstellen.

NEIN! Solange die Spannungsquelle den Strom hergibt, bestimmt sich
der Strom nur aus der Kennlinie der LED.

Ähm, JA!!! Stimmt natürlich.

Wolfgang

 

[Stefan Heinzmann]

Wolfgang Draxinger schrieb:

Ich hoffe die Betreffzeile besagt nicht, daß keine Antwort mehr
erwünscht ist ;-)

_Daten des Backlights:_
Ich habe ein wenig recherchiert und nachgemessen. So wie es aussieht,
wurde das Backlight für einen Einsatz in transflektiven LC Displays
konzipiert und soll nur unter schwachem Umgebungslicht das sichere
Ablesen ermöglichen. Im inneren werkeln 25 LED Paare die jeweils in
Serie geschaltet sind.
I/U Kennlinie sieht wie folgt aus:
0,00A -> 0,30V
bis 0,03A auf 0,36V ansteigend
dann von 0,03A bis 0,20A auf 0,40V ansteigend.

Kann nicht sein. Die Spannung müßte etwa das Zehnfache sein. Meßfehler?
Schreibfehler?

Das Spektrum findet sich auf
http://home.mnet-online.de/wdraxinger/backlight.pdf (den Peak bei
550nm bitte ignorieren, die CCD Zeile des Spektrometers hat an dieser
Stelle 'nen 'Betscherer' weg und liest ca. 25 Impulse zu viel)

Der Helligkeitsverlauf erreicht bei 90mA @ 3,86V eine Flachstelle und
steigt erst ab 120mA weiter an. Danach linearer Anstieg der Helligkeit
proportional zum Strom. Alles nur subjektiv mit bloßem Auge.

Das ist schon eher glaubwürdig und paßt zur Angabe, daß das Backlight 25
parallele LED-Paare enthält. Ich würde vermuten das die LED-Chips
Standard-Chips sind, daß also pro Chip ein Nennstrom von 10-20mA
angenommen werden kann. Für's ganze Backlight wäre dann der Strom auf
250-500mA anzusetzen. Bei 500mA würde dann mehr als 2 Watt
Verlustleistung anfallen, das Backlight würde folglich gut warm.

--
Cheers
Stefan

 

[Wolfgang Draxinger]

Stefan Heinzmann wrote:

Wolfgang Draxinger schrieb:

Ich hoffe die Betreffzeile besagt nicht, daß keine Antwort mehr
erwünscht ist ;-)

Antworten sind jederzeit erwünscht.

Kann nicht sein. Die Spannung müßte etwa das Zehnfache sein. Meßfehler?
Schreibfehler?

Nein, es sollten Deka-Volt sein *g*. Nein, Tippfehler, aber wenn schon, dann
gleich konsequent. 3,6V sind natürlich richtig.

Für's ganze Backlight wäre dann der Strom auf
250-500mA anzusetzen. Bei 500mA würde dann mehr als 2 Watt
Verlustleistung anfallen, das Backlight würde folglich gut warm.

Und passt gut zu der Messung von 400mA bei 0,3V über Durchlassspannung. Das
es da gut warm wird kann ich bestätigen.

Ich kann jetzt auch die Bemerkungen zur Threadlänge verstehen: Auf meinem
Laptopdisplay wird's ziemlich eng, wenn ich in Baumansicht wechsle. Sowas
merkt man halt auf einem 1900x1200er CRT nicht.

Grüße
Wolfgang