Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Deratingkurve einer Leuchtdiode


von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Im Datenblatt (http://www.pollin.de/shop/downloads/D120216D.PDF)
dieser Leuchtdiode steht:

Derating-Linear: MAX: 0,25 mA / °C

Das heißt doch, dass wenn eine bestimmte Temperaturschwelle erreicht 
ist, der Strom mit maximal 0.25 mA / °C absinken wird um die LED vor 
einer Überhitzung zu schützen.

Bezieht sich diese Angabe auf die oben angegebene maximale 
Verlustleistung von 100 mW und dem maximalen Betriebstemperaturbereich ( 
Operating Temperature Range: MAX: 75 °C ) ?

Dann würde sich doch bei der "Operating Temperature Range: MAX: 75 °C" 
um die Temperaturschwelle handeln nachdem die LED "gedrosselt" wird, 
oder?

: Bearbeitet durch User
von Raimund R. (corvuscorax)


Lesenswert?

Die Daten sind bei Ta=25°C angegeben (rechts oben im DB).

Mit einem linearen Derating von 0,25mA/°C des If von 80mA bei 25°C, so 
würde ich jedenfalls das DB verstehen, da diese Angabe in der Tabelle 
für die "Absolut Maximum Ratings" auftaucht, bleiben von den 80mA nur 
noch 67,5mA bei 75°C übrig.
Wäre das Derating in mW/°C angegeben würde es sich vmtl. auf die max. 
Verlustleistung beziehen. Was hier aber nicht gegeben ist.

von noti (Gast)


Lesenswert?

Die Angaben des Datenblatts beziehen sich auf 25°C (siehe rechts oben: 
Ta=25°C). Du hast unter ander anderem den "Peak Forward Current" mit 
80mA definiert (achtung: nicht dauernd, sondern nur bei der angegebenen 
Pulsform).

Pro K Erwärmung solltest du den Strom um 0,25mA reduzieren, also z.B. 
bei 65°C um 10mA. Das geschieht nicht automatisch, dfür solltest du 
sorgen (und für gute Kühlung...).

Die max. Betriebstemperatur sollte nicht überschritten werden - es ist 
also nicht zulässig diese durch weiteres Derating zu erhöhen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Das heißt doch, dass wenn eine bestimmte Temperaturschwelle erreicht
> ist, der Strom mit maximal 0.25 mA / °C absinken wird um die LED vor
> einer Überhitzung zu schützen.

Der wird nicht absinken quasi als Selbstschutz der LED,
sondern der muss von dir abgesenkt werden, du musst sie vor Überhitzung 
schützen.

von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Das versteh ich nicht so richtig. Die Angabe Ta gleich 25 °C ist doch 
die Umgebungstemperatur, oder? (Ambient Temperature). Die 
Betriebstemperatur ist von  75 °C bis -25 °C angegeben. Ich weiß, dass 
wenn die Betriebstemperatur steigt, Dioden durchlässiger werden und 
somit die Flussspannung abnimmt - was einen höheren Flussstrom zur Folge 
hat.

Also muss ich innerhalb dieser Betriebstemperatur den Strom um 0,25 mA 
pro °C senken, wenn die Temperatur um 1 °C ansteigt?

: Bearbeitet durch User
von Raimund R. (corvuscorax)


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Das versteh ich nicht so richtig. Die Angabe Ta gleich 25 °C ist doch
> die Umgebungstemperatur, oder? (Ambient Temperature). Die
> Betriebstemperatur ist von  75 °C bis -25 °C angegeben. Ich weiß, dass
> wenn die Betriebstemperatur steigt, Dioden durchlässiger werden und
> somit die Flussspannung abnimmt - was einen höheren Flussstrom zur Folge
> hat.

Nur über Vorwiderstand an konstanter Versorgungsspannung. Mit einer 
Konstantstromquelle versorgt wird/sollte der Strom nicht(!) ansteigen.

> Also muss ich innerhalb dieser Betriebstemperatur den Strom um 0,25 mA
> pro °C senken, wenn die Temperatur um 1 °C ansteigt?

Du mußt es nicht, wenn Du von Anfang an, die max. mögl. Ta (also die 
Umgebungstemperatur, eben "ambient Temperature") mit einbeziehst. Leg 
sie z.B. gleich auf die 67,5mA fest und Du hast vorrasusichtlich nie 
diesbezügliche Probleme. Den Helligkeitsunterschied zw. 67,5mA und 80mA 
wirst Du kaum wahrnehmen können, dank unseres logarithmischen 
Helligkeitsempfinden.

Heutzutage machen übrigens nur wenige Leuchtmittelhersteller eine 
Temperaturkompensation. Obwohl es z.B. schon Power-LEDs gibt, die einen 
integrierten Temp.-Sensor auf dem Modul haben (ich glaube es war Osram 
oder Cree).

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Also muss ich innerhalb dieser Betriebstemperatur den Strom um 0,25 mA
> pro °C senken, wenn die Temperatur um 1 °C ansteigt?

Ja, wobei das natürlich ziemlich krückig formuliert ist: es gibt
keine Angabe für einen maximalen Dauergleichstrom bei 25 °C, sondern
nur eine für die maximale Verlustleistung.  Da die Flussspannung aber
exemplarabhängig einen weiten Streubereich hat, ist der sich ergebende
zulässige Dauergleichstrom auch exemplarabhängig.  Den wiederum sollst
du dann um 250 µA/K reduzieren …

Wenn du von worst case ausgeht, wäre die Flussspannung 4,0 V, damit
ergibt sich ein Maximalstrom von 25 mA.  Bei der maximalen
Arbeitstemperatur von 75 °C (50 K Temperatudifferenz zu den
Nennwerten) sollst du den um 12,5 mA reduzieren, es würden also noch
12,5 mA verbleiben.

Eigentlich hätten sie sinnvollerweise das Derating in mW/K angeben
sollen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Raimund Rabe schrieb:
> Leg sie z.B. gleich auf die 67,5mA fest

Bloß nicht, dann raucht sie sofort ab!

Das ist ein maximaler Impulsstrom bei 10 % Tastverhältnis!

von Raimund R. (corvuscorax)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Raimund Rabe schrieb:
>> Leg sie z.B. gleich auf die 67,5mA fest
>
> Bloß nicht, dann raucht sie sofort ab!
>
> Das ist ein maximaler Impulsstrom bei 10 % Tastverhältnis!

DAS war implizit gemeint. ;-)

Wollte die Daten des DBs nicht komplett wiederholen.

ABER, so ganz konform gehe ich mit Deiner Annahme nicht, das sich das 
Derating auf den kontinuierlichen Vorwärtsstrom [If] so einfach 
übertragen läßt.
Beim Ipeak wären die 67,5mA noch gute 84% von den 80mA und beim 'If' 
nach Deiner Rechnung nur noch 50% (12,5mA von 25mA). Dies dürfte nicht 
passen! Zu den "Recommended Operating Conditions" bzw. den nicht 
gepulsten Betriebsmodus kotzt sich das DB ja leider nicht aus. :-(

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Raimund Rabe schrieb:

> ABER, so ganz konform gehe ich mit Deiner Annahme nicht, das sich das
> Derating auf den kontinuierlichen Vorwärtsstrom [If] so einfach
> übertragen läßt.

Es steht nirgends dabei, dass sich das Derating überhaupt auf den
Spitzenstrom bezieht.  Das vermutest du nur, weil beide Angaben
direkt untereinander stehen.

> Beim Ipeak wären die 67,5mA noch gute 84% von den 80mA und beim 'If'
> nach Deiner Rechnung nur noch 50% (12,5mA von 25mA). Dies dürfte nicht
> passen!

Doch, das passt recht gut: bei 75 °C Umgebungstemperatur kann man
dann letztlich (ungefähr, wegen des negativen Tk der Flussspannung)
die halbe Verlustleistung gegenüber 25 °C umsetzen.  Wenn man davon
über 75 °C hinaus extrapoliert, würde das eine maximale
Betriebs-Sperrschichttemperatur von 125 °C bedeuten, was nicht
unrealistisch ist.

> Zu den "Recommended Operating Conditions" bzw. den nicht
> gepulsten Betriebsmodus kotzt sich das DB ja leider nicht aus. :-(

Das Ding verdient eigentlich nicht einmal den Namen „Datenblatt“.

von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Ich versuche hier gerade die Deratingkurve zu zeichnen, leider ist das 
irgendwie nicht möglich, denn folgendes weiß ich nicht:

Bis zur welcher Temperatur, bräuchte ich den Strom "NICHT" zu senken? 
Jede Deratingkurve beinhaltet doch einen Bereich, in dem der Strom bis 
zu einer gewissen Verlustleistung oder Temperatur konstant gehalten 
werden kann ...

Ich verstehe nicht, wieso die nicht einfach im Datenblatt die 
Deratingkurve gezeichnet haben. Dann könnte man sich doch sowas 
ersparen.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

> Ich verstehe nicht, wieso die nicht einfach im Datenblatt
> die Deratingkurve gezeichnet haben.

Vielleicht weiß der Hersteller es selbst nicht. Für ein detailliertes 
Datenblatt müsste man ja umfangreiche Tests durchführen. Die hat man 
sich vielleicht zum Teil gespart.

Oder die Kurve sah fragwürdig aus und da hat man sie lieber weg 
gelassen, um unangenehme Fragen der Anwender zu vermeiden.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Ich verstehe nicht, wieso die nicht einfach im Datenblatt die
> Deratingkurve gezeichnet haben.

Weil das Ding kein ordentliches Datenblatt hat, sondern offenbar nur
ein paar eher lausige Herstellerangaben, aus denen Pollin dann ein
Datenblatt gezimmert hat.

Mangels besserer Angaben kannst du also beim Derating nur davon
ausgehen, dass es für alle Temperaturen oberhalb von 25 °C gilt.

Das ist übrigens gar nicht so unüblich, ich hänge mal ein ordentliches
Datenblatt (für eine Kingbright-LED, fix bei RS rausgepickt) an, da
fängt das Derating ebenfalls bei 25 °C an.

von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Vielen Dank für das Datenblatt! Dann werde ich  die Deratingkurve so 
aufzeichnen, dass ab 25 °C Umgebungstemperatur der Strom um 0.25 mA / °C 
gesenkt werden sollte. Die Umgebungstemperatur ist aber in der 
Betriebstemperatur nicht enthalten oder? Das würden ja insgesamt 100 °C 
ergeben.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Die Umgebungstemperatur ist aber in der Betriebstemperatur nicht
> enthalten oder?

Wenn du die Umgebung wegräumen kannst während des Betriebs, dann ist
sie da nicht enthalten. ;-)

Nein, die Frage hat so keinen Sinn.  Ich denke, du vermasselst hier
absolute Temperaturen (°C) und Temperaturdifferenzen (die Pollin hätte
in K angeben sollen, aber auch °C geschrieben hat).

Ansonsten: theoretisiere nicht zu viel herum.  Auf 10 % kommt's da
nicht an.  Nimm dir die maximale Betriebstemperatur, für die du
das Gerät verwenden können willst, und ermittle daraus den Strom,
den du da durchschicken kannst.

: Bearbeitet durch Moderator
von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Unten im Datenblatt steht bei Forward Voltage: MAX 4V und der Strom 
(Testing Condition) betrug dabei I_F 20 mA. Dann kann ich doch ohne Groß 
nachzudenken mein Labornetzgerät einfach auf Konstantstrombetrieb unter 
20 mA einstellen.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Dann werde ich  die Deratingkurve so
> aufzeichnen, dass ab 25 °C Umgebungstemperatur der Strom um 0.25 mA / °C
> gesenkt werden sollte.

Woraus schließt du, dass der Maximalstrom unterhalb von 25°C nicht von 
der Temperatur abhängt?
Natürlich ist das Derating auch unterhalb von 25°C zu beachten. Die 
angegebene Strom bezieht sich auf eine Temperatur von 25°C, oberhalb 
sinkt er mit steigender Temperatur, unterhalb steigt er mit sinkender 
Temperatur.

von Tamer M. (kaffee89)


Lesenswert?

Woraus schließt du das? Die Angaben sind so ungenau, dass man meines 
Erachtens fast nur raten kann, wie die Deratingkurve nun genau aussieht.

Ich werde jetzt einfach auf Konstantstrombetrieb gehen bei 15 mA.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tamer M. schrieb:
> Ich werde jetzt einfach auf Konstantstrombetrieb gehen bei 15 mA.

Das ist 'ne sinnvolle Größenordnung.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.