El uso de LED por encima de corriente en una lámpara estroboscópica

Question

Me gustaría una luz estroboscópica de la lámpara con LEDs RGB como la fuente de luz. Quiero pulso de los LEDs con muy pulsos de corta duración (idealmente microsegundos o menos) en alrededor de 100 Hz.

El total de tiempo para los LEDs por segundo, es probable que sea menos de 1/1000 de segundo. Si los LEDs son conducidos a la potencia nominal, el total de la luz de salida será baja y el resultado de la iluminación va a ser muy pobres. Estoy interesado en la idea de la conducción de pulsos muy cortos a través de los LEDs que son constantes de energía, pero con una corriente muy por encima del nominal. Idealmente, 10x o incluso 100 veces más de su valor nominal.

Un hilo aquí: Alto de Pulso de Corriente en el LED sugiere que un par de veces la corriente nominal de pulsos cortos probablemente está bien, pero creo que estamos hablando de pulso más largas de lo que me estoy imaginando.

Alguien podría comentar si los LEDs son de probabilidades de sobrevivir el tiempo suficiente para ser útil? No me importa una drástica reducción total de la vida. Como siempre que voy a sobrevivir por un par de decenas de horas de uso (total en el tiempo, probablemente menos de una hora), que está bien.

Answer 1

Para una respuesta práctica a la pregunta, prueba destructiva de al menos un LED, preferiblemente unos, será necesario.

En términos generales:

Los LEDs son principalmente destruidos por el calor, no tanto por la corriente. Dependiendo de la construcción interna de los LED y su corto plazo de disipación térmica rendimiento, un LED podría sobrevivir a 100 veces su corriente nominal. Igualmente, si la térmica off-take de la unión no es lo suficientemente rápido, un LED que bien podría ser destruido por tan poco como 5 veces la corriente nominal.

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Dada la deseada duración del pulso se menciona en la pregunta, acabo de intentar lo siguiente:

Tengo un barato sin nombre-20 mA LED rojo está pulsado a 0.8 Amperios a 12 Voltios, con duración de pulso de 5 microsegundos, ciclo de trabajo 1/256 (0.39%). No ha volado en los últimos 15 minutos, en el hecho de que los cables no están aún visiblemente caliente. No es muy luminosa, a pesar de que puede ser en parte debido a la caída en el cambio de formas de onda.

Similares LED overdrive de requisitos, en la casa de la regla de oro que sigue es para aminorar el promedio de potencia de los LED en un 10% por cada aumento de 100% de la unidad actual sobre nominal. Creo que esto es demasiado conservador, pero he tenido éxito con tanto como 30 veces la corriente nominal para "flash de la cámara" tipo de aplicaciones con el blanco de Piraña Led.

Sería este rebasamiento de los valores nominales se considera aceptable la ingeniería? No por un tiro largo.

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Actualización:

1. Posterior a la prueba con el LED rojo se describió anteriormente, la frecuencia PWM se redujo de tal manera que cada "a" pulso se convirtió en 20 microsegundos, a partir de la anterior 4.88 microsegundos, manteniendo el ciclo de trabajo de la misma como antes.

   El resultado fue la verdadera prueba destructiva: El LED explotó de forma espectacular, la mitad superior todavía no ha sido encontrado.

   Hipótesis: Con la duración del pulso es comparable a la de LED tiempo de subida, el LED no se realmente la luz hasta mucho, ni se presentan espera térmica de efectos catastróficos.

2. Mientras se retiene el 20 microsegundos duración del pulso y la 0.39% ciclo de trabajo, limitación de corriente se introdujo, de manera sistemática y creciente permitido que la corriente de 50 mA a más de 400 mA. El LED sobrevive hasta un punto y es mucho más brillante que en el 4.88 microsegundo caso en todo.

   Más allá de alrededor de 350 mA, el LED se muere, la magia, el humo que sale, es decir, que se transforma a la SED (el Humo que Emiten, Muertos).

   Conclusiones:

   • Promedio de energía no es el único factor que contribuye a la destrucción (o la supervivencia), manteniendo los pulsos de muy corta simplemente no permite que el LED se enciende suficiente para la materia
   • Con 20 microsegundos pulsos, el 20 mA LED sobrevive aproximadamente 17,5 veces su corriente nominal de clasificación antes de la destrucción
   • Necesito comprar más de los LEDs.

Answer 2

Interesante trabajo de Anindo en 20 ma Led, que yo siempre entendía que podría ser saturadas por cortos ciclos de trabajo, a pesar de que yo nunca sabía cuánto. Pensé que tal vez en 10:1, 40:1 de mayo de empujar!

Sin embargo, esto puede no se puede llevar así a la nueva versión de alto rendimiento de los LEDs que ya se están correr más, con un cuidadoso diseño térmico.

Este LED de alta potencia de HP (tos, Avago) , por ejemplo, ha explícito "absoluta max" calificaciones de "pico de la pulsación de corriente" de 2.4 a para InGaN, 1.5 a para AlInGaP diodos, sólo alrededor de 3,5 x y 2 veces la tensión nominal de 700ma corriente. Página 6 de este dispositivo de la hoja de datos de lo que usted desea : pulso de corriente vs duración de los gráficos para los diferentes ciclos de trabajo.

Una breve revisión de otros LED de alta potencia de las hojas de datos mostró un (350ma diseño actual) con un 1.2 de Un "absoluto"max" con la interesante particularidad de que no debe llegar a esta corriente durante 60 segundos acumulado durante toda la vida útil del producto.

Por lo que al parecer varía mucho con las diferentes marcas y modelos de LED de alta potencia.

Answer 3

La cantidad que un LED puede ser más de expulsados es altamente dependiente en el diseño. Cada LED tiene una temperatura máxima que puede ser alcanzada antes de la falla para cada uno de los materiales involucrados.

Máxima corriente continua es generalmente limitada por la encapsulación, el material de la lente que protege el diodo. Este tipo de error, ya sea que se derrite, o gira la lente opaca (generalmente de color amarillo, entonces marrón). Capacidad máxima de corriente continua se puede aumentar reduciendo el calor producido (el aumento de la eficiencia) o efectiva de conducción térmica. Esto es cómo los Led de alta potencia están hechos.

Máxima del pulso de corriente es generalmente determinada por la corriente de transporte de materiales. Los conductores tienen tan poca masa que se sobrecaliente rápidamente y fallar catastróficamente (es decir, Amindo Caramba la respuesta con la explosión del LED). La realización de la ruta se sobrecalentó y falló porque no tienen masa suficiente para manejar el incremento actual. Incluso si el LED tiene una baja resistencia térmica y puede manejar grandes de corriente continua, puede no ser capaz de manejar mucho más que eso en la corriente pulsada.

Un LED puede ser pensado de una cadena de térmica condensadores y resistencias (resistores en serie con los condensadores de bypass). El diodo tiene una baja capacitancia, pero también una baja resistencia térmica. Se pueden drenar lejos del calor rápidamente, pero no pueden manejar la tensión. La encapsulación tiene una alta capacitancia, sino también una alta resistencia térmica. Se encarga de sobrevoltajes, pero no puede manejar grandes de corriente continua.

También en lo que respecta a LED se encienda el tiempo. Esto es más probable limitado por su circuito de control no se la LLEVÓ. Sólo estoy familiarizado con el CREE Led XLAMP que tienen un tiempo de transición de 10 nanosegundos.

Answer 4

Es común que los Máximos Absolutos de la sección de un LED especificaciones para especificar una corriente la cual es superior a la de la continua corriente de operación la cual se permite para el dispositivo. Si se excede del máximo especificado actual, incluso para un nanosegundo, a continuación, tan lejos como el fabricante de que se trate, todas las apuestas están apagadas.

En la práctica, es bastante probable que incluso si el Máximo Absoluto de Clasificación especifica de 500mA, uno podría pero 1A a través de la parte de 10us, una vez cada segundo por un año, sin dañar nada. Por otro lado, también es probable que poner 1A a través de la parte de 10us no puede generar mucha más luz que la que se habría obtenido si se pone uno a través de 500mA para 10us. No importa la cantidad de energía que uno pone en un LED, hay un límite en la cantidad de luz que se genera a través de sus medios (es decir, por otros medios que los que van en llamas). Desde cualquier poder que se pone en que no se convierte en luz se convierte en calor, hay un punto más allá del cual el aumento de la corriente de pico afectará negativamente a la vida útil de la pieza mucho más que afectará a la cantidad de luz generada.

Answer 5

Puede ser que, si el poder no es más alta que la calificación de los LED se podría calcular fácilmente si el ratio de frecuencia de pulso para el ciclo de trabajo no exceda el 100% de impuestos a decir 20mA alimentación, que es si la forma en que el poder es utilizado para convertir a la luz es lineal. Si no es lineal sería, entonces, una curva de algún tipo y cálculo de la curva de encontrar el punto donde se excede de los parámetros de diseño. No puede ser un punto de curso donde el calor no puede ser tomado con la suficiente rapidez y, a continuación, interfiere con el electrón de conversión del fotón. Por lo tanto, si un disipador de calor podría ser más directamente vinculados físicamente al interior de los LED puede ser más fácilmente (llevar calor) calor-sinked, o activamente enfriado. esto podría hacer que el LED mucho menos eficiente de la energía, pero el LED podría luego ser impulsado con más actual para diferentes aplicaciones como estroboscópico, pulso modulaciones, etc. . Así la banda de salida de un LED es un poco monocromática, pero cambiará su banda con la temperatura por lo que podría ser una manera de sintonizar la banda de la luz LED para monochromater aplicaciones si el cambio en la iluminación de los cambios corregido y calibrado. Probablemente hay un brillo aparente vista por el ojo como ser más eficiente o menos no tener nada que ver con la eficiencia cuántica de los LED, pero más que ver con el quantum de la conversión de la retina de la química y el tamaño de la pupila y la persistencia de la visión, y por lo tanto no debe ser una potencia óptima del pulso de la conversión para que esta aparente de iluminación para el ojo.
En cualquier caso, la interacción actual debe ser no-lineal en algún momento y destruir el LED. Tal vez se enfríe el LED mediante la circulación de algunos refrigerado por aceite a su alrededor con la plata o el oro de los disipadores de calor en los cables o en drench en nitrógeno líquido. Parece que el bueno de electrones conductores son buenos materiales para llevar el calor y el oro es químicamente más estables que las de plata, aunque caro.