Hallo, ich möchte für mein Lasertag Projekt eine LED auf 36kHz mithilfe eines Mikrocontrollers takten und einen entsprechenden Empfänger verwenden. Das Programm dafür steht soweit, jetzt geht es um die Dimensionierung der Schaltung, speziell um die, der LED. Ich habe schon nachgelesen, wie man den Vorwiderstand für eine LED dimensioniert, wenn sie mit einem Gleichstrom versorgt wird. Ich bin mir allerdings jetzt unsicher, wie es bei einer PWM aussieht. Ich möchte die TSAL6100 verwenden. Ich verstehe das Datenblatt nicht ganz, kann mir das vielleicht jemand erklären? "Absolute Maximum Ratings" Hier finde ich Werte für den Peak Forward Current (200mA) bei einem Duty Cycle von 50% und bei einer Pulslänge von 100μs. Dies ist so wie ich verstanden habe der maximale Wert für den gepulsten Dauerbetrieb. Ebenfalls für eine Pulslänge von 100μs beträgt der Surge Forward Current 1,5A, allerdings ist das doch, wie ich es Fig.3 entnehme nur der Wert für den Fall, dass man mit der LED nur einen einzigen Puls erzeugt und sie nicht im Dauerbetrieb verwendet, liege ich da richtig? "Basic Characteristics" Hier finde ich die Forward Voltage für 100mA bei einer Pulslänge von 20ms einen Wert von 1,35V. Für einen einzelnen Puls der Länge 100μs und mit 1A beträgt die Spannung 2,2 Volt. Sind meine Interpretationen des Datenblatts bis hierhin richtig? Wie lege ich jetzt meinen Vorwiderstand aus? Ich erzeuge ein Signal von 36kHz und einem Duty Cycle von 50%. D.h. ein Puls hat die Länge von 0,00002775s (27,75μs). Damit sind die Randbedingungen festgelegt. Einen anderen Duty Cycle wollte ich nicht verwenden, da im Datenblatt des Empfängers ein Duty Cycle von 50% verwendet wurde, und so wie ich das verstehe, da der beste "Empfang" besteht. Die Spannung darf im Schnitt also doppelt so groß sein, wie die LED im Dauerbetrieb vertragen würde, aber wie groß genau? Im Datenblatt stehen keine Werte für den Dauerbetrieb, sondern beziehen sich schon auf den gepulsten Betrieb. Von welchen "Grundwerten" könnte ich ausgehen? Wie lege ich jetzt meinen Vorwiderstand fest? Liebe Grüße, René
@René W. (mikrokibo) >Sind meine Interpretationen des Datenblatts bis hierhin richtig? Ja. >Die Spannung darf im Schnitt also doppelt so groß sein, wie die LED im Der Strom. >Dauerbetrieb vertragen würde, aber wie groß genau? Deine LED verträgt 200mA bei 100us Pulslänge, also kannst du bei 27us auch 200mA durchjagen. >Wie lege ich jetzt meinen Vorwiderstand fest? Ausgehend von 200mA Pulsstrom.
René W. schrieb: > einen Wert von 1,35V. ... Spannung 2,2 Volt. Und auch das sind nur exemplarische Werte mit gewaltiger Streuung. Ich würde sagen: berechne deinen Vorwiderstand mit Uf = 1,6V. Denn die Uf wird bei 200mA sicher höher sein als bei 100mA. Und bessere Zahlen hast du nicht... ;-)
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Ok, danke für die schnellen Antworten. Jetzt sind grad drei neue Fragen aufgekommen: 1. Das Puls-Pause-Verhältnis ist 1:1. Das heißt wenn ich kurze Pulszeiten verwende, ist danach die Pause zum Abkühlen ebenfalls geringer. Kann man trotzdem pauschal sagen, dass kürzere Pulszeiten (mit kurzen Pausen) die LED weniger belasten als längere Pulszeiten (mit längeren Pausen)? Also dass ich, wenn ich 27us Pulsdauer habe durchaus etwas mehr als 200mA verwenden könnte? 2. Also kann ich jetzt meine LED ausmessen und eine Kennlinie erstellen und erhalte dann für einen bestimmten Strom eine bestimmte Spannung, die ich verwenden kann, um den Vorwiderstand zu bestimmen. Geht dann eventuell die LED kaputt, bevor ich bei 200mA angekommen bin? 3. Sind die 200mA die Grenze für den Strom für jeden Puls, oder der maximale Durchschnittswert? Soll ich die Schaltung also für 200mA oder 400mA auslegen? Liebe Grüße
René W. schrieb: > Soll ich die Schaltung also für 200mA oder 400mA auslegen? Für 200mA. Das ist noch der beste Wert für dein Vorhaben. Und sogar der steht schon bei "Absolute Maximum Ratings"... > 2. Also kann ich jetzt meine LED ausmessen ... Geht dann > eventuell die LED kaputt, bevor ich bei 200mA angekommen bin? Wenn du diesen Strom dauerhaft anlegst (mit genug Zeit zum Messen), dann sicher! > Kann man trotzdem pauschal sagen, dass kürzere Pulszeiten (mit kurzen > Pausen) die LED weniger belasten als längere Pulszeiten (mit längeren > Pausen)? Also dass ich, wenn ich 27us Pulsdauer habe durchaus etwas mehr > als 200mA verwenden könnte? Nein. Denn es kommt darauf an, wo die Energie eingelagert und abgeführt werden kann. Im schlimmsten Fall ist nur der Bonddraht der einzig verbliebene "Widerstand" und muss diese ganze Energie aufnehmen können. Oder eben anteilig mehr. Ich hatte mal einen Widerstand, der nur 1..2x pro Tag für 1/5 Sekunde um den Faktor 10 überlastet wurde. Den Rest des Tages wurde er nur mit 1/100 seiner Nennleistung "unterlastet". Und trotzdem ging das Ding regelmäßig kaputt. Warum? Weil es nicht näher spezifiziert war, hatte der Bestücker einen Schichtwiderstand verwendet. Und weil die Energiezufuhr so pulsartig und damit Überhitzung so kurz war, dass die Wärme nicht abtransportiert werden konnte, konnte die dünne Widerstandsbahn die Wärme nicht mehr aufnehmen und brannte ab. Nach einer Umstellung auf einen Drahtwiderstand mit mehr thermischem Volumen in der "Widerstandsbahn" gab es keinerlei Ausfälle mehr...
Wenn Du Dich für 200mA entschieden hast, ist das wichtigste Diagramm eigentlich Fig4. Dort kannst Du ablesen, welche Spannung über der LED bei 200mA abfallen. Vf = 1,65V @ 200mA. Damit kannst Du den Rv berechnen.
Matthias L. schrieb: > Vf = 1,65V @ 200mA. Da bin ich mit meinen geratenen 1,6V gar nicht mal so weit daneben gelegen ;-) > eigentlich Fig4. Ein wenig nachdenklich stimmt mich dort das angegebene Tastverhältnis von 1/1000...
Gut, warum da jetzt dieses Tastverhältnis in Fig.4 angegeben ist, weiß ich auch nicht. Vielleicht war das nur die Messbedingung. Sonst hört sich das aber alles plausibel an. Unter "Absolute Maximum Ratings" ist als Forward Current 100mA für den Dauerstrombetrieb angegeben, als Peak Forward Current wird 200mA angegeben bei 50% Duty Cycle. Klingt soweit auch logisch, dass der Strom dann entsprechend höher werden darf. Dann ist da noch eine Pulslänge angegeben, damit die Frequenz nicht zu langsam gewählt werden kann. Ich werd das wohl einfach mal ausprobieren ab welchem Wert die LED durchbrennt :) und ob ich 1,65V und 200mA nehmen kann.
Eine Verständnisfrage habe ich noch: Die Strom- und Spannungswerte, die angegeben sind, sind doch unabhängig von der Frequenz bzw. dem Puls-Pausen-Verhältnis, oder? Also die LED Kennlinie, die sich aus diesen Werten ergeben würde, wäre doch unabhängig, ob ein Duty Cycle von 50% oder 10% genommen wird. Einziger Unterschied ist doch, dass die LED ab einer gewissen Höhe des Stroms, diesen nur noch im Pulsbetrieb aushält, ist das richtig?
@ René W. (mikrokibo) >von der Frequenz bzw. dem Puls-Pausen-Verhältnis, oder? Also die LED >Kennlinie, die sich aus diesen Werten ergeben würde, wäre doch >unabhängig, ob ein Duty Cycle von 50% oder 10% genommen wird. Ja. >Einziger Unterschied ist doch, dass die LED ab einer gewissen Höhe des >Stroms, diesen nur noch im Pulsbetrieb aushält, ist das richtig? Ja.
René W. schrieb: > Die Strom- und Spannungswerte, die angegeben sind, sind doch unabhängig > von der Frequenz bzw. dem Puls-Pausen-Verhältnis, oder? Man kann sich da was ausrechnen: 1) tp/T = 0.5, tp = 100 μs --> T=200µs --> f=1/200µs 2) tp = 100 μs, tp/T= 0.001 --> T=100ms --> f=1/200ms > ist das richtig? Nein. Denn dort kommt implizit die Erwärmung des Dies mit hinzu. Wenn zuviel Energie eingelagert wird, dann läuft die LED mit -1,8mV/K thermisch davon. Mit einem Konstantstrom oder einem hinreichend hochohmigen Widerstand ist das nicht so schlimm, denn durch die fallende Spannung fällt auch die Verlustleitung. Aber mit einem schlecht (zu klein) gewählten Vorwiderstand steigt einfach der Strom immer weiter an... > Einziger Unterschied ist doch, dass die LED ab einer gewissen Höhe des > Stroms, diesen nur noch im Pulsbetrieb aushält, ist das richtig? Du klemmst dich so an diesen "Absoluten Maximalwerten" fest, das ist unschön. Wenn ich mein Auto nur mit Vollgas und Vollbremsung fahre, dann "hält" das Auto das schon aus. Aber der Verschleiß ist signifikant höher als "normal". Um wieviel höher, dass muss man persönlich ausprobieren, denn so ein Betrieb ist nicht spezifizert...
Lothar M. schrieb: > Ich hatte mal einen Widerstand, der nur 1..2x pro Tag für 1/5 Sekunde um > den Faktor 10 überlastet wurde. Den Rest des Tages wurde er nur mit > 1/100 seiner Nennleistung "unterlastet". Und trotzdem ging das Ding > regelmäßig kaputt. Hört sich nach dem Startup-Widerstand eines SNT an. > Warum? Das müssen sich wohl ganze Generationen von SNT-Entwicklern fragen, denn Ausfälle dieses Widerstands gehörten viele Jahre lang zu den Hauptausfallursachen von SNTs. Und beileibe nicht nur von SNTs aus irgendwelchen ominösen Hinterhof-Manufakturen, sondern durchaus auch sehr viele, die von bekannten Weltkonzernen stammten. Natürlich vorrangig aus deren Consumer-Giftküchen...
Ist es nötig die LED auf absolutem Maximum zu betreiben? Reicht es nicht da etwas Luft einzuplanen und im Zweifelsfall einfach noch eine zweite LED parallel zu nehmen (mit separatem Vorwiderstand!)?
c-hater schrieb: > Das müssen sich wohl ganze Generationen von SNT-Entwicklern fragen, denn > Ausfälle dieses Widerstands gehörten viele Jahre lang zu den > Hauptausfallursachen von SNTs. Ja, das ist eine gute Möglichkeit, die Lebensdauer von Geräten auf eine für den Hersteller sinnvolle Zeit von 25 Monaten zu begrenzen.
René W. schrieb: > Ich habe schon nachgelesen, wie man den Vorwiderstand für eine LED > dimensioniert, wenn sie mit einem Gleichstrom versorgt wird. Ich bin mir > allerdings jetzt unsicher, wie es bei einer PWM aussieht. Sofern nicht schon beantwortet: Gleichstrom ist identisch mit PWM bei einem Impuls / Pause Verhältniss von 100:0, somit ist auch der Effektive Strom, der maximale Strom der bei der angelegten Spannung durch die Diode fließt. Der Vorwiederstand wird meiner Meinung anhand dieser maximalen Belastung berechnet. Je höher die Frequenz und je größer das Impuls / Pause Verhältniss, umso näher kommen Sie den Verhältnissen bei Gleichspannung, vereinfacht gesagt.
c-hater schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Ich hatte mal einen Widerstand... > Hört sich nach dem Startup-Widerstand eines SNT an. Nicht ganz, aber ähnlich und mit etwas mehr Leistung. Ich hatte ins Funktionsmuster wissentlich einen 3W-Drahtwiderstand eingebaut, von dem dann allerdings im Schaltplan und der BOM nur noch 3W übrigblieben... :-/
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