Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik UV-LED-Leistung messen


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von Sebastian (Gast)


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Hallo zusammen,

wir bauen zur Zeit einen UV-Platinen-Belichter mit Steuerung.
Belichtet wird doppelseitig mit zwei gegenüberliegenden, mit SMD-LEDs 
bestückten, LED-Platinen welche von einem AVR mit PWM und MOSFET 
angesteuert werden. Die LEDs kommen vom Chinamann und waren billig. ;-)

Bei dem Projekt kommen wir natürlich um das Thema der Alterung der 
UV-LEDs nicht herum.
Wir haben folgende Prozedur entwickelt um die Alterung der LEDs zu 
kompensieren (wir wollen es zumindest versuchen):

Wir schalten die LEDs zunächst mit 100% PWM an und messen mit einem 
Sensor auf der jeweils gegenüberliegenden Platine die Lichtleistung im 
UV-Bereich.
Den gemessenen Wert vergleichen wir mit einem Referenzwert, den wir nach 
Fertigstellung messen und fest in den Code schreiben.
Standardmäßg belichten wir mit 75% PWM, dort rechnen wir dann die 
gemessene Differenz drauf um die Alterung auszugleichen

Zum Sensor: Dort gibt es mehrere Ideen:
1. Ein Einfacher Fotowiderstand, der einfach auszulesen ist, allerdings 
nicht im Wellenlängenbereich der LEDs liegt.
2. Eine Fotodiode, wie z.B. GUVA-S12SD mit OP-Amp und Hühnerfutter, 
einfach auszulesen, allerdings mehr Schaltungsaufwand und teurer.
3. Ein digitaler Sensor, z.B. VEML6070, aufwendig auszulesen aber 
kalibriert, allerdings haben wir den I2C-Port nicht mehr frei.

Jetzt ist meine Frage, was ist hier die beste Lösung?
Sind unsere Überlegungen soweit schlüssig?
Die Frage ist ja auch, ob das nicht mit Kanonen auf Spatzen geschossen 
ist.

Was würdet ihr machen oder empfehlen?

LG
Sebastian

von Klaus (Gast)


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Sebastian schrieb:
> wir bauen zur Zeit einen UV-Platinen-Belichter mit Steuerung.
> Belichtet wird doppelseitig mit zwei gegenüberliegenden, mit SMD-LEDs
> bestückten, LED-Platinen welche von einem AVR mit PWM und MOSFET
> angesteuert werden. Die LEDs kommen vom Chinamann und waren billig. ;-)

Sind es wirklich UV-LEDs? Das was man billig bekommt und was nach den 
bekannten Daten auch gut zur Photoschicht auf den Platinen passt, bewegt 
sich im Wellenlängenbereich von 395 bis 405nm. Das ist sichtbares 
violettes Licht, kein UV. UV endet bei 380nm, alles darüber ist 
sichtbares Licht.

Sebastian schrieb:
> 2. Eine Fotodiode, wie z.B. GUVA-S12SD mit OP-Amp und Hühnerfutter,
> einfach auszulesen, allerdings mehr Schaltungsaufwand und teurer.

Dieser Sensor ist im Bereich um 400nm blind. Dafür ist die Photoschicht 
bei 350nm blind, wo dieser Sensor seine größte Empfindlichkeit hat.

Ich würds mit einem Fotowiderstand probieren. Einfach während der 
Belichtung in festen Zeitabständen messen und aufaddieren, also 
integrieren. Dann mit einer Belichtungsreihe den Wert feststellen, der 
zu einer guten Platine führt. Ab dann immer solange Belichten, bis 
dieser Wert erreicht ist. PWM ist unnötig, einfach einen Strom 
einstellen, der die LEDs nicht unnötig heiß werden läßt. Eine Uhr 
braucht man dann auch nicht, die ist ja nur ein Hilfskonstruktion um die 
Lichtmenge zu bestimmen und funktioniert ja nur, wenn die Lichtquelle 
konstant ist.

MfG Klaus

von Hp M. (nachtmix)


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Sebastian schrieb:
> Eine Fotodiode, wie z.B. GUVA-S12SD

Eine blaue LED ist billiger.
Viele wissen nicht, dass man LEDs auch als Fotodioden verwenden kann.

Bei Belichtung mit kurzwelligerem (!) Licht als sie selbst emittieren 
würde erzeugt auch eine LED eine Spannung, die man messen kann, aber 
besser noch betreibt man sie in Sperrichtung und misst den Sperrstrom, 
denn der ist sehr genau proportinal der Belichtung.
Der Strom wird einige µA nicht überschreiten.

von Gerald B. (gerald_b)


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Hp M. schrieb:
> Sebastian schrieb:
>> Eine Fotodiode, wie z.B. GUVA-S12SD
>
> Eine blaue LED ist billiger.
> Viele wissen nicht, dass man LEDs auch als Fotodioden verwenden kann.
>
> Bei Belichtung mit kurzwelligerem (!) Licht als sie selbst emittieren
> würde erzeugt auch eine LED eine Spannung, die man messen kann, aber
> besser noch betreibt man sie in Sperrichtung und misst den Sperrstrom,
> denn der ist sehr genau proportinal der Belichtung.
> Der Strom wird einige µA nicht überschreiten.

Funktioniert aber nur bei gleichbleibender Temperatur. Bei Erwärmung 
steigt der Sperrstrom, dafür sinkt die von den LEDs abgegebene 
Lichtmenge.

von Hurra (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Sebastian schrieb:
>> Eine Fotodiode, wie z.B. GUVA-S12SD
>
> Eine blaue LED ist billiger.
> Viele wissen nicht, dass man LEDs auch als Fotodioden verwenden kann.

Ja, nur die Ströme die man da raus bekommt sind gering. 100nA bei voller 
Beleuchtung oder weniger.

Natürlich kann man das durch einen Transimpedanzverstärker jagen, aber 
nur mit erheblicher Problematik wird man da ein sauberes Signal 
herausbekommen.

Habs probiert, spasseshalber. Geht, geht aber nicht gut.


Ich schlage das hier vor:
http://www.vishay.com/docs/84277/veml6070.pdf

Falls die Wellenlänge nicht passt:
Austrian Microsystems, Vishay und Osram haben passende Sensoren und 
Photodioden.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Wieviele Stunden/Tage/Wochen willst du denn insgesamt belichten, dass du 
denkst, eine Alterungskorrektur wäre nötig und sinnvoll?

Ich erinnere mich noch an meine Selbst-Ätz-Zeiten (Ok, das war ein 
Röhrenbelichter) - aber da war der Einfluss des Alters der Platinen auf 
die optimale Belichtungsdauer rel. hoch.

von Sebastian (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Eine blaue LED ist billiger.
> Viele wissen nicht, dass man LEDs auch als Fotodioden verwenden kann.

Aber die Auswertung ist aufwendig und schwierig.


Hurra schrieb:
> Ja, nur die Ströme die man da raus bekommt sind gering. 100nA bei voller
> Beleuchtung oder weniger.
>
> Natürlich kann man das durch einen Transimpedanzverstärker jagen, aber
> nur mit erheblicher Problematik wird man da ein sauberes Signal
> herausbekommen.

Sehe ich genauso.


Hurra schrieb:
> Ich schlage das hier vor:
> http://www.vishay.com/docs/84277/veml6070.pdf

Wie ich im Anfangspost bereits geschrieben habe, haben wir leider den 
I2C-Bus nicht mehr frei. Um genau zu sein, haben wir garkeine Pins mehr 
frei :D


H.Joachim S. schrieb:
> Wieviele Stunden/Tage/Wochen willst du denn insgesamt belichten, dass du
> denkst, eine Alterungskorrektur wäre nötig und sinnvoll?

Also hier (Beitrag "Wirkungsgradverlust LED-Belichter")
und hier 
(http://www.ledstyles.de/index.php/Thread/11720-UV-LEDs-im-Dauer-stress-Lichtst%C3%A4rkemessung/)
wird beschrieben, dass es keine Tage und Wochen sein müssen, bevor 
dieser Effekt eintritt.

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