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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zur Daumenregel "N-facher Strom bei 1:N-Multiplex"


Autor: Alex (Gast)
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Schönen guten Tag.

Ich habe eine Frage zur Daumenregel, daß die meisten LEDs bis etwa 1:8 
[1] oder gar 1:16 [2] gemuxt werden können:

Im Datenblatt einer Wald-und-Wiesen-LED steht zum Beispiel "Peak Forward 
Current: 150 mA (1/10 Duty Cyle, 0.1 ms Pulse Width)", was ich 
folgendermaßen lese: Die LED verkraftet für eine Dauer von 0.1 ms einen 
Strom von 150 mA, wenn sie danach 0.9 ms zum "Erholen" hat. Damit könnte 
ich demnach 10 LEDs mit 10 kHz muxen und durch entsprechende 
Vorwiderstände dafür sorgen, daß jede von ihnen für ihre jeweils 0.1 ms 
Betriebsdauer einen Strom von knapp 150 mA bekommt. Das alles natürlich 
unter der Maßgabe, daß die gemuxten LEDs genauso hell leuchten wie im 
Dauerbetrieb.

So weit, so gut. Was aber, wenn wenn ich beispielsweise nicht mit 10 kHz 
sondern bloß 0.1 kHz muxen möchte? Wie bekomme ich aus den obigen 
Angaben im Datenblatt den Maximalstrom für diese größere Pulsdauer -- 
oder bleibt wirklich nur der Feldversuch für jede LED, von der man das 
wissen möchte? Die Aussage "LED 1:8 muxen mit achtfachem Strom für 
gleiche Helligkeit" [3] läßt die Frequenz ja völlig außer Acht (no pun 
intended), und somit auch die Zeitdauer, in der die LED das Achtfache 
des üblichen Vorwärtsstroms verabreicht bekommt.

Hilfreich im Datenblatt wäre ja ein Diagramm, das den maximalen 
Vorwärtsstrom über der Pulsdauer aufträgt. Hab ich aber bisher nur für 
eine LED [4] gesehen ...


Viele Grüße,

Alex


[1] 
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutori...
[2] http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Matrix...
[3] Beitrag "Re: LED Matrix Beschaltung"
[4] Beitrag "Re: Steigerung der Leuchtkraft einer LED"

Autor: urfwanker (Gast)
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Die guten alten Siemens-Produkte gibt's nun von Osram. Die wiederum 
haben in ihren Datenblättern weiterhin solche Angaben drin:

http://catalog.osram-os.com

Autor: Alex (Gast)
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Grüß Dich, urfwanker.

Da hast Du mich mißverstanden ... Ich wollte mich nach Möglichkeit nicht 
auf die Verwendung von LEDs beschränken, die dieses Diagramm in ihren 
Datenblättern enthalten. Es war nur ein Beispiel


Viele Grüße,

Alex

Autor: urfwanker (Gast)
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Oh, sorry, dachte Du willst LEDs multiplexen. Hm. Was könnte man denn 
sonst noch multiplexen. Oder geht es um Pulsbetrieb im allgemeinen? Bin 
verwirrt. Dein Posting sieht aber mächtig LED-spezifisch aus.

Autor: Alex (Gast)
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Grüß Dich, urfwanker.

Doch, ich möchte schon LEDs muxen. Aber eben nicht nur Osramprodukte. 
;-)

Also nochmal: Kann ich die erlaubten Maximalströme bei selbstgewählten 
Muxfrequenzen auch irgendwie zuverlässig aus den Datenblättern 
bestimmen, wenn nicht extra ein Diagramm Pulsfrequenz/Strom gegeben 
ist? Oder bleibt jeweils nur das Ausprobieren mit jedem LED-Typ?


Viele Grüße,

Alex

Autor: Winfried (Gast)
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Wenn nur das im Datenblatt spezifiziert ist, dann sagt der Hersteller 
ja: Für alles andere kann ich keine Angaben machen, weil ich es nicht 
getestet habe oder nicht garantieren will. Entweder du bekommst also vom 
Hersteller noch weitere Zusagen oder du musst selber Versuche machen 
oder Berechnungen anstellen. Die Frage bei einem Puls ist ja z.B., wie 
stark dieser bestimmte Teile der LED erwärmt. Je feiner Strukturen, um 
so weniger gibt es eine Temperatur-Trägheit. Da kann man sicherlich auch 
was berechnen.

So aus'm Bauch heraus wird es glaube ich völlig unproblematisch sein, 
den Duty-Cycle einzuhalten bei 0.1KHz.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Aber Achtung:

wenn die Helligkeit bei Strömen größer als 20mA laut Datenblatt gar 
nicht mehr zunimmt, wie zum Beispiel bei der Kingbright TC24-Matrix - 
Serie, "Bright Red", dann nützen auch die angegebenen 150mA Spitzenstom 
nichts. Auch andere LED-Serien werden ab 40mA nur unterproportional 
heller.

Damit führt das Multiplexen offiziell leider zu recht dunklen 
Ergebnissen.

Also: Datenblatt pessimistisch interpretieren!

Grüße,
Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Alex (Gast)

>Also nochmal: Kann ich die erlaubten Maximalströme bei selbstgewählten
>Muxfrequenzen auch irgendwie zuverlässig aus den Datenblättern
>bestimmen, wenn nicht extra ein Diagramm Pulsfrequenz/Strom gegeben
>ist? Oder bleibt jeweils nur das Ausprobieren mit jedem LED-Typ?

Naja, theoretisch kann man das berechnen, über die Wärmekapazität des 
ICs. Pulsstrom mal Zeit mal Spannung (beim Pulsstrom!) gleich Energie. 
Die wird zum Grossteil in Wärme umgesetzt. Wärme / Wärmekapazität = 
Temperatur. Und so weiter.

Ausprobieren ist nur bedingt praktisch. Denn da musst du ziemlich lange 
Messreihen fahren, um zu sehen wie sich die Lebensdauer unter der 
Pulslast ändert.

Praktisch würde ich es so machen. Brauchbaren Kompromiss aus Datenblatt 
und sinnvoller MUX-Frequenz finden und einfach ansteuern, Ob die LEDs 
nun 5 oder 20 Jahre halten ist für ein Hobbyprojekt egal, böse Zungen 
sagen das auch von professionellen Produkten ;-)
Also 8:1 muxen mit 100 Hz Bildfrequenz, macht 800Hz Muxfrequenz, sprich 
1,2ms Pulsbreite. Knapp das Zehnfache vom Datenblatt. Naja, passt meist. 
Bei teuereren LEDs wäre ich konservativer. Ich hab mal eine Anzeige mit 
100mm 7-Segmentanzeigen von Kingbright gebaut, die hab ich nur 4:1 
gemuxt, mit 400Hz.

MFG
Falk

Autor: Alex (Gast)
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Grüß Dich, Falk.

> Naja, theoretisch kann man das berechnen, über die Wärmekapazität des
> ICs.

Warum des ICs? Wäre hier nicht die Wärmekapazität der LED 
ausschlaggebend? Allerdings auch kein Wert, der häufig auf Datenblättern 
aufzutauchen scheint ...

> Ausprobieren ist nur bedingt praktisch. Denn da musst du ziemlich lange
> Messreihen fahren, um zu sehen wie sich die Lebensdauer unter der
> Pulslast ändert.

Eben, und genau deshalb hatte ich auf Alternativen hier aus dem Forum 
gehofft. :-) Sonderlich scharf auf langwierige Feldversuche bin ich 
nämlich nicht ...

> Praktisch würde ich es so machen. Brauchbaren Kompromiss aus Datenblatt
> und sinnvoller MUX-Frequenz finden und einfach ansteuern, Ob die LEDs
> nun 5 oder 20 Jahre halten ist für ein Hobbyprojekt egal, böse Zungen
> sagen das auch von professionellen Produkten ;-)

Ob nun 5 oder 20 Jahre, macht mir tatsächlich nicht all zu viele 
Sorgen. Ich würde nur gerne dem monatlichen Auswechseln kompletter 
LED-Matrizen vorbeugen. ;-)

> Also 8:1 muxen mit 100 Hz Bildfrequenz, macht 800Hz Muxfrequenz, sprich
> 1,2ms Pulsbreite. Knapp das Zehnfache vom Datenblatt. Naja, passt meist.

Ok, Winfried scheint das ja ähnlich zu sehen. Bleibt also "nur" noch die 
Suche nach LEDs, die -- wie Peter anmerkte -- mit erhöhten Pulsströmen 
im Muxbetrieb wieder etwa auf die Helligkeit des Dauerbetriebs kommen.

> Bei teuereren LEDs wäre ich konservativer.

Nur damit ich ein Gefühl dafür kriege ... Fallen denn LEDs wie z. B. die 
Kingbright L-53 SRD schon in die Klasse der "teureren LEDs" oder geht 
das wirklich erst bei Stückpreisen von 80 Cent los?


Viele Grüße,

Alex

Autor: Winfried (Gast)
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Ob teuer = empfindlich ist? Ich hab da meine Zweifel.

Aber so ganz allgemein musst du schon einiges anstellen, um LED's zu 
töten. Zu hoher Dauerstrom führt natürlich zu einem schnellen Tod. Aber 
ein kurzer Impulsstrom, wo der Mittelwert bei spezifizierten 20mA liegt 
- da kann ich mir bei Frequenzen um 100 Hz beim besten Willen nicht 
vorstellen, dass das irgendeiner LED schmerzt.

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