Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik dynamische Eigenschaften von LEDs


von F. P. (pl504)


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Weiß jemand, wo es Angaben zu dynamischen Eigenschaften von LEDs gibt?
Bei Google hab ich irgendwie nichts passendes gefunden.

Mich interessiert vor allem, wie "schnell" LEDs reagieren. Der 
Lichtstrom ist ja mit guter Näherung proportional zum elektrischen 
Strom. Aber braucht die LED eine gewisse Zeit, um den Strom in Licht 
umzusetzen oder geschieht das ohne Zeitverzögerung? Interessant wäre das 
z.B. bei Impulsanwendungen (Stroboskop bei sehr hohen Drehzahlen; 
Verzögerungen haben drehzahlabhängige Winkelfehler zur Folge).

von W.A. (Gast)


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F. P. schrieb:
> Bei Google hab ich irgendwie nichts passendes gefunden.

Alternativ könnte man ein Oszi mit schneller Photodiode befragen. Um 
welchen Zeitbereich geht es denn? Der Leuchtstoff der "weißen" 
Leuchtdioden könnte ein störendes Zeitverhalten haben.

von Ulrich (Gast)


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Ein Quelle wäre die Datenblätter die den LEDs. Bei den Sichtbaren LEDs 
findet man dazu nicht viel, aber bei den IR LEDs findet man zum Teil 
etwas.
Das Verhalten ist auch relativ ähnlich. Die blauen LEDs sollten dabei 
schneller sein als die roten.

Die Lichtemission folgt nicht so direkt dem Strom, sondern eher der der 
Spannung, bzw. dem zur Spannung gehörigen Strom im stationären Fall. Je 
nach LED dauert es etwas bis aus dem Strom Licht wird - das sind aber 
eher weniger als Mikrosekunden. Elektrisch hängt das mit der 
Diffusionskapazität zusammen - diese begrenzt wie schnell die Spannung 
einer Änderung des Stromes folgen kann.

Nachmessen kann man das auch rein elektrisch über den Reverse Recovery 
Effekt: als über einen Widerstand ein Rechtecksignal von z.B. +-3 V an 
die LED anlegen und die Spannung mit dem Oszilloskop verfolgen. Die 
Reverse Recovery Zeit gibt auch etwa die "Verzögerung" (eher 
Mittelungszeit) vom Strom zum Licht.

von Wolfgang H. (Gast)


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Hi, F. P.,

> ... oder geschieht das ohne Zeitverzögerung?

"Praktisch" ohne.
LEDs wurden für Datenkommunikation per Lichtleiter eingesetzt und werden 
das wohl noch, wo Laserdioden zu teuer sind: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/180424-da-01-de-Optischer_Sender_660_nm.pdf

Ciao
Wolfgang Horn

von Harald W. (wilhelms)


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Ulrich schrieb:

> Das Verhalten ist auch relativ ähnlich. Die blauen LEDs sollten dabei
> schneller sein als die roten.

Warum?

von Falk B. (falk)


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@ F. P. (pl504)

>Mich interessiert vor allem, wie "schnell" LEDs reagieren. Der

Schnell. Je nach Typ zwischen 10-1000ns.

>umzusetzen oder geschieht das ohne Zeitverzögerung? Interessant wäre das
>z.B. bei Impulsanwendungen (Stroboskop bei sehr hohen Drehzahlen;
>Verzögerungen haben drehzahlabhängige Winkelfehler zur Folge).

Hier geht es eher um Mikro- Millisekunden, da ist die LED praktisch ohne 
Verzögerumg.

von F. P. (pl504)


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So war auch mein Gedanke. Sollten jedenfalls deutlich schneller als 
Xenon-Blitzröhren arbeiten.

LED-Spannung oszillographieren ist schwierig wegen Beeinflussung durch 
den Tastkopf (Eingangskapazität). Direktes Messen über eine (schnelle) 
Photodiode setzt die Kenntnis deren genauen eigenen Verzögerung voraus. 
Das sollte jedoch weniger das Problem sein.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ F. P. (pl504)

>So war auch mein Gedanke. Sollten jedenfalls deutlich schneller als
>Xenon-Blitzröhren arbeiten.

Die sind auch nicht wirklich langsam, die zünden auch in gut und gerne 
1µs oder weniger. Wenn man sie nicht bis zum Ende brennen lassen will, 
muss man sie halt per IGBT oder Löschthyristor ausschalten. Blitzlampen 
haben um GRÖ?ENORDNUNGEN höhere Pulsleistungen als LEDs, eben das 
braucht man ja für ein Stroboskop.

>LED-Spannung oszillographieren ist schwierig wegen Beeinflussung durch
>den Tastkopf (Eingangskapazität).

Bla. Man kann ganz andere Sachen PROBLEMLOS messen. Das Dutzend pF macht 
das Kraut nicht fett.

von F. P. (pl504)


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Und wie groß soll Deiner Meinung nach die Diffusionskapazität sein? 
Müßte ja dann erheblich größer sein als die Tastkopf-Kapazität.

von Wolfgang (Gast)


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F. P. schrieb:
> LED-Spannung oszillographieren ist schwierig wegen Beeinflussung durch
> den Tastkopf (Eingangskapazität). Direktes Messen über eine (schnelle)
> Photodiode setzt die Kenntnis deren genauen eigenen Verzögerung voraus.

Nimm den LED-Strom (über einen Shunt) auf einen Oszi Kanal und guck dir 
den PD-Strom über 50Ω-Abschluss auf einem zweiten an, am besten mit 
hoher Gegenspannung, um die Sperrschichtkapazität zu verkleinern. Wenn 
deine Oszikanäle unterschiedlich sind, solltest du die Messung mit 
vertauschten Kanälen/Strippen wiederholen. Und gleiche Messstrippen, 
insbesondere gleichlange, verwenden - gell.

von F. P. (pl504)


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Dann messe ich ja bei der Flanke den kapazitiven Strom der Diode.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich (Gast)


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Die Kapazität des Oszilloskops sollte nicht so viel stören. Man sollte 
natürlich kein 10 m Kabel (und damit etwa 1nF) dran haben, sondern eher 
einen 1:10 Tastkopf mit vielleicht 5 pF.

Mit einem Widerstand von vielleicht 100 Ohm gibt das zusätzliche 
Verzögerungen von 0,5 ns - die wenigsten Oszilloskops sind so schnell.


Bei den blauen LEDs kenne ich einen Artikel wo Pulse unter 1 ns Länge 
erzeugt wurden. Der Witz dabei sind dann schon mehr der elektronische 
Schalter (Transistoren kurz vorm Durchbruch) und die 
Leitungsinduktivitäten.

Bei roten LEDs (jedenfalls einige Typen) und normalen IR LEDs ist die 
Verzögerung aber schon nicht so kleine, und ist gut messbar. Als ersten 
Test kann man auch eine schön langsame normale Diode wie 1N4001 nehmen.

von Martin (Gast)


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> ... Als ersten Test kann man auch eine schön langsame normale Diode
> wie 1N4001 nehmen.

Stimmt, durch die 1N4001 muß man schon einiges an Strom durchschieben 
bis sie im infraroten zu leuchten beginnt ;-)

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