Veränderungen der Fluss-Spannung einer Leistungs-LED

Ber · Sa, 01.11.08, 12:25

Neben der Temperaturabhängigkeit der Durchfluss-Spannung gibt es noch eine "Altersabhängigkeit" der Fluss-Spannung.

Z.B. steht im Datenblatt der K2:
Zitat -
"4. The forward voltage of the LUXEON K2 LED will reduce by up to 0.50V at 1000mA during the first few hours of operation
after SMT reflow. Due to this effect, Philips Lumileds recommends current source drive for consistent and reliable perform
ance. Cross connected series/parallel arrays or voltage drivers which could result in current hogging or variation in drive
current are not recommended."
(aus Datenblatt "LUXEON K2 Datasheet DS51 (6/08)" Seite 11)

Gibt es dazu Erfahrungen und Messwerte, die man nachlesen kann?

Mich würde interessieren, wie groß der Effekt in der Realität tatsächlich auftritt und vor allem, wieviele Betriebsstunden und ob überhaupt, ein "Burn-In" sinnvoll ist.

Die Fluss-Spannung ist in meinem Anwendungsfall (Dynamobetrieb) für mich von großer Wichtigkeit, um die maximale Helligkeit bei Fahrradbetrieb herauszuholen.

Derzeit habe ich hier eine Serie von 4 rot-orangen K2's (S-Binning) am Netzteil zum "Einbrennen" seit einer Woche laufen, habe aber noch keinerlei Nachmessungen vorgenommen, um eine Aussage zu treffen. Die so eingebrannten LED's sollen dann als Rücklicht verbaut werden.
Aber momentan ärgere ich mich noch über die hohe Durchflusspsannung von ziemlich genau 3,0V bei ~350mA was schon extrem viel höher ist als bei der SSC P4rt mit rund 2,3V, welche aber auch weniger Lumen hat.

Fasti · Sa, 01.11.08, 14:44

Hallo,

Soweit mir bekannt ist erhöht sich die Vorwärtsspannung nur beim Löten, und da vor allem beim Reflowlöten, da hier das ganze Bauteil erhitzt wird und nicht so wie beim Handlöten, wo die Hitze nur über die Beinchen kommt. Ein Burn In macht ausserdem an einer KSQ keinen Sinn, da diese sowieso die benötigte Spannung zur Verfügung stellt.
Ich verstehe nicht ganz, wieso im Dynamobetrieb bei dir die Flußspannung so wichtig ist. Ein Dynamo, im speziellen die Nabendynamos arbeiten hervorragend als Stromquelle, somit sind sie für LEDs ja fast perfekt geeignet. Einen Artikel dazu gabs in der letzten Elektor, wo jemand LEDs mit einer kleinen Schaltung an einem Nabendynamo betrieben hat.

Grüße

Fasti

unoptanium · Sa, 01.11.08, 20:03

Hi.

Ach und ich dachte, die Spannung sinkt bei Erwärmung.
Ich hab bei Konstantspannung beobachtet,
das der Vorwärtsstrom bei Erwärmung steigt.

Ich hab das bei mehreren LEDs probiert und
bin bisher davon ausgegangen, das es bei allen so ist.

Das mit dem Burn In hatte ich noch nicht gehört.

Gruß, unoptanium

Ber · Sa, 01.11.08, 20:06

Fasti hat geschrieben:Ich verstehe nicht ganz, wieso im Dynamobetrieb bei dir die Flußspannung so wichtig ist. Ein Dynamo, im speziellen die Nabendynamos arbeiten hervorragend als Stromquelle, somit sind sie für LEDs ja fast perfekt geeignet.

Die Fluss-Spannung ist daher wichtig, weil sich daraus die Anzahl der maximal betreibbaren LED's ergibt.
Für das Rücklicht möchte ich einen Seitenläufer-Dynamo verwenden. Vorgesehen ist der Betrieb von 4 St. LEDs in Serienschaltung über eine Schottky-Brücke. Und da macht es schon einen Unterschied, ob die LED's bei 2,3V oder eben erst bei 3,0V arbeiten.

Ber · Sa, 01.11.08, 20:17

unoptanium hat geschrieben:Das mit dem Burn In hatte ich noch nicht gehört.

Ja, dann lies Dir bitte noch mal den von mir zitierten Satz aus dem Datenblatt durch. Dort ist definitiv die Rede von einer Fluss-Spannungsänderung innerhalb der ersten Betriebsstunden nach dem Einbau (Löten).

Meine Frage zielte daher darauf, wieviele Stunden das sind, bis sich die Fluss-Spannung "eingestellt" hat, also nicht mehr groß verändert.
Sind damit 5 Stunden oder gar 1.000 Stunden gemeint?

Änderungen der Fluss-Spannung infolge der Betriebstemperatur sind hier nicht das Thema. Das ist wieder was anderes.

unoptanium · Sa, 01.11.08, 20:48

Hi nochmal.

Zicke

Also nach 1.500 Betriebsstunden hat sich bei mir absolut
nichts an der Spannung geändert.
Vielleicht tritt das auch nicht bei jedem Exemplar auf?

Gruß, unoptanium

Andi · Sa, 01.11.08, 22:34

Hallo,

ich verstehe den Sinn noch nicht ganz. Warum brennst du sie jetzt ein wenn du sie erst danach verarbeitest? Wenn wir annehmen, dass es sich wieder auf den gleichen Wert normalisiert, wonach es sich anhört ist ok, sonst machts aber keinen Sinn. Zudem seh ich es so, dass du wohl eher nicht reflow-löten wirst.
Da du nun noch nicht reflow-gelötet hast, bringt Einbrennen auch nix.

Ich konnte bei meinen P4s keinen Änderung der FLussspannung messen....

Andi

Ber · Sa, 01.11.08, 23:03

Andi hat geschrieben:Warum brennst du sie jetzt ein wenn du sie erst danach verarbeitest? Wenn wir annehmen, dass es sich wieder auf den gleichen Wert normalisiert, wonach es sich anhört ist ok, sonst machts aber keinen Sinn. Zudem seh ich es so, dass du wohl eher nicht reflow-löten wirst.
Da du nun noch nicht reflow-gelötet hast, bringt Einbrennen auch nix.

Die K2's sind bereits von mir auf (Stern-)Alu-Träger (die kleinen Stern-Platinchen) gelötet. Und ich habe sehr heiß gelötet, geschätzte 350°!!! (Großer Dachrinnenlötkolben 150W) Da einfach die Stern-Platine vorne raufgelegt, bis die goldenen Kontakflächen Lot angenommen haben, den Stern runtergernommen vom Lötkolben und die K2, welche ich vorher mit Kolophonium eingestrichen hatte, einfach draufgelegt und angedrückt bis sie aufgeschmolzen und fest war. Die K2's sind bestens verlötet auf den Platinchen. Die weitere Verarbeitung beschränkt sich auf Aufkleben auf eines zusätzlichen Kühlkörpers und Anlöten der Stromzuführungen an die Stern-Platinchen. Dabei wird die K2 nicht mehr so heiß, denn das Lot unter der K2 schmilzt dabei nicht mehr!

Ragnar Roeck · So, 02.11.08, 13:34

"first few hours" lässt sich am besten mit "ein paar Stunden" übersetzen und sollte daher nicht mehr als 10 Stunden betragen. An einer KSQ ist es wie schon erwähnt zu vernachlässigen, bei einer Widerstandslösung würde ich den Widerstand erst höher (als errechnet) wählen und dann nach ein paar Stunden nachmessen und ggf. auf den gewünschten Endzustand umbauen.

Andi · So, 02.11.08, 14:06

Ah ok, das ist natürlich was anderes. Das hatte ich so nicht aus deinem ersten Post herausgelesen. Sorry.
Ich denke auch dass so 10 Stunden reichen. Wenn du sicher gehen willst, dann nehm nen Tag ...

Ber · So, 02.11.08, 23:42

Die 4 K2's rot-orange Bin s liefen jetzt eine Woche unter rund 300 bis 350mA.
Rein subjetiv würde ich evtl. sagen, dass es in dem Raum, wo der Kühlkörper stand, die letzten Tage heller geworden ist, also der Strom hochgegangen ist (aber immer noch <450mA, das steht fest).

Wenn ich nächste Woche mal nach Hause kommen sollte und an mein "LED-Lager" komme, kann ich eine Vergleichsmessung mit "nicht gealterten" K2's (auch bereits auf die Star-Platine gelötet) machen und dann hier berichten.

Eine schöne Woche wünsche ich allen. Bis denne...

Ber · Mo, 10.11.08, 07:49

War gestern mal zu Hause und habe die "gealterten" K2's durchgemessen:
Es hat sich nach diesem "Dauerbetrieb" von einer Woche nach dem Auflöten eigentlich nichts verändert an der Fluss-Spannung.
Sie liegt nach wie vor zwischen 3,10 und 3,15V. Evtl. ist sie um 0,05V zurückgegangen, um das aber mit Sicherheit sagen zu können, hätte ich die einzelnen LEDs vorher markieren müssen.
Die Anmerkung mit der Veränderung der Fluss-Spannung der LED's im Datenblatt der Luxeon bezieht sich ja, wenn man genauer hinschaut, nur auf grüne, blaue und weiße Luxeons.

Daneben habe ich mal die Flussspanungen von (aufgelöteten) roten SSC P4 durchgemessen: lagen zwischen 2,19 und 2,45V und damit merklich niedriger als die K2's, wobei die rot-orangen K2's bei 350mA deutlich heller erscheinen. Man kann das sicher noch vergleichen, da die beiden Typen in der Farbe nur um rund 8nm auseinander liegen (617nm vs. 625nm).

Na mal sehen, ob der Dynamo (geknackt und interne Begrenzungs-Z-Dioden sind entfernt) in der Lage ist, 4 von den K2's in Serie zu treiben?