Weigerende LEDs

[WFvN]

Ik zit met een wazig probleem. Ik werk graag met LEDs als verlichting voor m'n fiets. Alleen heb ik het nu meerdere keren gehad dat LEDs soms vreemd gaan doen zoals zwak branden of helemaal niet branden.

De stroom regel ik met een LM317 en een weerstand. De constante stroom die eraf komt, laat ik vervolgens door 2 LEDs gaan die in serie geschakeld zijn. Het zwikkie wordt gevoed door een 12V accu.

De spanning zal dus het probleem niet zijn, die is ruimschoots genoeg, ik zou zelfs een derde LED in serie kunnen nemen en dan nog werkt het. Alleen bestaat dan de kans dat bij het zakken van de accuspanning, de LEDs stoppen met branden. Vandaar dus dat ik ervoor kies om 2 in serie te nemen.

In zo'n schakeling kan het dus voorkomen dat soms één LED vertikt licht te geven.

Met die witte 5mm LEDs is al tijden geleden.

Nu heb ik hetzelfde probleem met rode 1W Luxeons. Ik heb ze in m'n achterlicht zitten en gebruik ze dus als achterlicht, alleen dan met 3 lichtsterktes en nog een 4e lichtsterkte als remlichtfunctie.
Bij alle lichtsterktes blijft de stroom netjes binnen de specs van de LED. Bovendien branden ze meestal maar op 20 of 50 mA en af en toe richting de 300 mA als ik rem.

Maar één LED brand nu zeer zwak of helemaal niet. Pas als ik de stroomsterkte vergroot gaat hij wel duidelijk lichtgeven maar wel minder dan de andere LED waarmee hij in serie staat.

Zijn er mensen die enig idee hebben wat hier de oorzaak van is? Slechte Luxeon? Iets anders?

[edit]

* WFvN is 100% zeker niet het probleem; een standaard ongekoelde 1W hexagon Luxeon wordt op maximale stroom van 385 mA nog niet eens handwarm

[ Voor 4% gewijzigd door WFvN op 19-09-2009 19:37 ]

[Sprite_tm]

Koel je je leds wel genoeg? Bij 300mA hebben ze iig wel koeling nodig als ik 't me goed herinner.

[WFvN]

1W LEDs kan je uitstekend laten werken op 300 mA met de standaard hexagon koelplaat erachter. Daar brand je je vingers echt niet aan.
Maar zeker omdat die 300 mA alleen tijdens remmen ingeschakeld wordt,is de kans op heet worden maar heel klein. Ter indicatie: ik heb ook 3W luxeons in m'n fiets, die werken op 700 mA maar heb ik ook volledig ongekoeld. Die gebruik ik als richtingaanwijzers. Totaal geen probleem. Bij m'n vorige fiets had ik de koelplaten van die 3W Luxeons zelfs fors kleiner gemaakt, nooit een probleem geweest. Dan mag zo'n 1W al helemaal niet te warm worden, en al helemaal niet op maar 20 tot 50 mA als continustroom.

Het hele verhaal kan je hier lezen:
http://www.ligfiets.net/z...roject.php?project_nr=461

en het schema:
http://www.ligfiets.net/zelfbouwer/images/5Cd1CNG3.jpg

Dit was overigens met m'n vorige fiets maar de elektronica is hetzelfde. Goed, bij m'n vorige fiets had ik de Luxeons wel op een groter aluminium hoek profiel geplakt maar dat was meer omdat ik een hoekprofiel nodig had om ze onder een hoek te zetten.

Maar het probleem bestond dus ook al met gewone 5mm LEDs die ik op 20 mA had branden.

[ Voor 28% gewijzigd door WFvN op 19-09-2009 16:30 ]

[Sprite_tm]

Heb je al eens de drempelspanningen van die 2 Luxeons vergeleken? Misschien kan dat je wat vertellen.

[AlexanderB]

de ene led is de andere niet, interne weerstand kan anders zijn, waardoor de ene led feller licht geeft bij dezelfde stroomsterkte als een ander (en dat is inderdaad te meten aan de spanningsval in serie..)

[WFvN]

Sprite_tm schreef op zaterdag 19 september 2009 @ 16:44:
Heb je al eens de drempelspanningen van die 2 Luxeons vergeleken? Misschien kan dat je wat vertellen.

Conrad zegt:
IF: 385 mA
IPULS max.: 550 mA
UF: 2.95 V

De spanning die hij bij 20 mA afneemt ligt wel een redelijk stuk lager. Ergens bij de 2V neem ik aan.

AlexanderB schreef op zaterdag 19 september 2009 @ 17:24:
de ene led is de andere niet, interne weerstand kan anders zijn, waardoor de ene led feller licht geeft bij dezelfde stroomsterkte als een ander (en dat is inderdaad te meten aan de spanningsval in serie..)

Okee, dat is bekend.

Alleen ze hebben even fel gebrand. De ene is alleen dus steeds minder licht gaan geven dan de ander.

[AlexanderB]

dan issie gewoon stuk gegaan.. overbelaste leds gaan inderdaad steeds minder licht geven, dus blijkbaar was deze below spec al toen je em kocht (of je hebt em toch op eenofandere manier gesloopt.. weet je zeker dat de koeling goed genoeg is?)

[WFvN]

AlexanderB schreef op zaterdag 19 september 2009 @ 17:30:
dan issie gewoon stuk gegaan.. overbelaste leds gaan inderdaad steeds minder licht geven, dus blijkbaar was deze below spec al toen je em kocht (of je hebt em toch op eenofandere manier gesloopt.. weet je zeker dat de koeling goed genoeg is?)

Als hij al below specs was, was hij wel héél erg below specs gezien hij doorgaans tussen de 5 en 13% van z'n maximale normale bedrijfsvermogen belast wordt en alleen bij remmen een hogere stroom te verwerken krijgt maar zelfs dan valt het mee, dan is het meestal 220 tot 250 mA terwijl hij 385 mag hebben (en hij dus maar op 65% van z'n normale bedrijfsspecs werkt)

En temperatuur? Hij heeft een bedrijfsspaning die loopt tot 80 graden C. Dat is een temperatuur die aan je vingers niet echt prettig aanvoelt. Een Luxeon 1W op vol vermogen kan je gewoon met je vingers aanpakken.

[edit]
Just to make sure heb ik zojuist nog even de opstelling gemaakt met de maximaal toegestane stroom. Ik heb een oude 1W Luxeon gebruikt waarvan ik het oppervlak van het zeshoekige koelelement bijna gehalveerd heb. Die heb ik een stroom van 350 mA gegeven. Maar zelfs na 5 minuten is hij met de lippen niet eens voelbaar warm; het ding is en blijft gewoon koud.

Warmte is dus 100% zeker niet het probleem

[ Voor 18% gewijzigd door WFvN op 19-09-2009 19:35 ]

[naftebakje]

Misschien is het een ESD probleempje, waardoor beide led's schade opgelopen hebben wat bij de zwakste led (kans dat beide exact even zwak zijn is onbestaande) begint te tonen. Led's zijn ook nogal gevoelig voor inverse spanning, mag bij een gewone niet boven de 5V komen, daar kan je ze ook mee defect krijgen.

Bij de vermogensleds zit je ook met een flinke spreiding in specificaties, daarom worden ze in batches opgedeeld, koop je ze los dan weet je niet welke batch ze zijn en kunnen ze flink verschillen. En als toetje kan het zijn dat de fabrikant problemen heeft gehad met zijn productieproces, ik weet dat er alleszins 1 fabrikant een tijd lang problemen heeft gehad op de blauwe (dus ook op de witte) led's.

[mux]

Even voor alle duidelijkheid - je hebt dus niet LEDs parallel gezet en daar doorheen een bepaalde stroom gepleurd? Als de specs uiteen lopen of de LEDs oud worden zal op die manier dan gegarandeerd eentje minder licht gaan geven dan de ander.

[WFvN]

naftebakje schreef op zondag 20 september 2009 @ 22:20:
Misschien is het een ESD probleempje, waardoor beide led's schade opgelopen hebben wat bij de zwakste led (kans dat beide exact even zwak zijn is onbestaande) begint te tonen. Led's zijn ook nogal gevoelig voor inverse spanning, mag bij een gewone niet boven de 5V komen, daar kan je ze ook mee defect krijgen.

Dat laatste lijkt me niet de oorzaak maar dat eerste zou misschien kunnen. Het is zelfbouwsel en daar gaat soms wel eens iets verkeerd. Zo heb ik in ieder geval een witte LED in de neus opgeblazen omdat die bij tijdens het maken en installeren een keer 12V op z'n duvel heeft gehad maar die was toen ook direct kapot. Ik sluit niet uit dat iets vergelijkbaars bij in ieder geval 1 setje rode LEDs gebeurd is.

Bij de vermogensleds zit je ook met een flinke spreiding in specificaties, daarom worden ze in batches opgedeeld, koop je ze los dan weet je niet welke batch ze zijn en kunnen ze flink verschillen. En als toetje kan het zijn dat de fabrikant problemen heeft gehad met zijn productieproces, ik weet dat er alleszins 1 fabrikant een tijd lang problemen heeft gehad op de blauwe (dus ook op de witte) led's.

Één ding weet ik in ieder geval zeker: het zijn LEDs van dezelfde batch want ik heb ze zelf van elkaar losgebroken.

ssj3gohan schreef op zondag 20 september 2009 @ 23:53:
Even voor alle duidelijkheid - je hebt dus niet LEDs parallel gezet en daar doorheen een bepaalde stroom gepleurd? Als de specs uiteen lopen of de LEDs oud worden zal op die manier dan gegarandeerd eentje minder licht gaan geven dan de ander.

Inderdaad, ze staan in serie en dus niet parallel

[ Voor 62% gewijzigd door WFvN op 21-09-2009 07:12 ]

[XTerm]

Zou het kunnen dat je LM317 te warm wordt ? 12V - 2*2V = 8V @ 50mA = 400mW... ?

[WFvN]

Geen vreemde gedachte in eerste instantie echter zit je nog altijd met het 'serie-verhaal', dan zou het van invloed zijn op beide Luxeons.

Maar dan nog, in de datasheet staat:

thermal overload protection

Maar zo heet wordt dat ding niet. Ben genoeg aan het testen geweest maar het m'n klauwen nooit verbrand. Verder heb ik wel 'enige' vorm van extra koeling in de vorm van een M3boutje, moertje en ringetje waarmee ik hem strak tegen de printplaat (niet koeling) drukt heb. Veel is het niet maar alle beetjes helpen.

Maar zojuist ook nog ene keer (zonder Luxeon) op 8V aangesloten en ook dat was geen probleem.

[WFvN]

Even een schopje omhoog. Het probleem is nog niet opgelost, ik heb materiaal liggen om een nieuw setje te maken maar goed, vandaag was ik bij m'n elektronicaboer waar ik m'n vraag ook maar eens heb neergelegd.

Daar kreeg ik toch wat wonderbaarlijks te horen. Mogelijk zou de doorlaatspanning het probleem zijn. Ik moest de LEDs maar gewoon in serie zetten en het probleem zou niet bestaan. Als de eerste LED in de stroomkring een te lagen doorlaatspanning heeft, dan zou de tweede daarachter het niet goed doen.

Ik vroeg of dan het omwisselen van de LEDs mogelijk het probleem zouden oplossen. Het antwoord was ja.

Maar goed, ik leg dit verhaal nu ook even hier neer. Ik ben geen elektrotechneut maar een hobbyist met wat basiskennis elektronica. En omdat dat laatste het geval is, kan het natuurlijk zijn dat ik essentiële stukken informatie mis die het voor mij moeilijk maken de uitleg te begrijpen. Want om eerlijk te zijn: het lijkt me klinkklare onzin.

De stroom is in mijn schakeling geregeld en overal in een serieschakeling gelijk. De som van de spanningen in een serieschakeling is gelijk aan de spanning van de spanningsbron. De accu levert 12V, de LM317 vreet zo'n 2V minimaal. De LEDs vreten een vaste spanning bij een bepaalde stroom. Indien de Luxeons flink wat spanning nodig zouden hebben, dan zouden ze beiden 12-2 = 10V 10V/2 = 5V moeten kunnen krijgen. Gezien ze minder dan 3V nodig hebben, zou dat dus betekenen dat de defecte LED goed brandt en juist de zwakke LED goed is? Dan zou die defecte LED iets van 7V moeten vreten?

Ik vind het allemaal een vreemd verhaal

[naftebakje]

Dat is iets wat niet klopt. Verschil in doorlaatspanning maakt zoals je zelf zegt niet veel uit aangezien je met constante stroomsturing werkt.
Ik bedenk me net wel dat er een drempel is waaronder de led's niet/nauwelijks oplichten, en dat die wel wat variabel is. Ik ken een toestel met RGB leds die een enorme dimming ratio hebben (1/5000 ofzo), op de laagste dimstand merk je dan wel dat de ene led merkbaar meer oplicht dan de andere. Het lijkt me echter sterk dat jij in die enorm lage dimming zit.

[WFvN]

Okee, een drempel waaronder ze nauwelijks tot niet oplichten wil ik direct geloven. Alleen zou dat al bij 20 mA het geval zijn? En gaat een Luxeon kapot onder die drempel? Want hij heeft het goed gedaan.
En ook dan nog, ik heb het dus ook meegemaakt met normale witte 5mm Leds die doorgaans 20 mA moeten krijgen en dus gewoon op hun normale bedrijfsstroom draaiden.

Maar goed, ik meen dus te lezen dat je mijn argwaan bij het verhaal steunt.

[WFvN]

Na een uur sleutelen had ik eindelijk m'n fiets open. De vastgekitte Luxeons heb ik uit m'n fiets getrokken en de boel maar eens geïnspecteerd.

Helemaal zeker weten doe ik niet maar het begint er toch op te lijken dat de vaker aangedragen WARMTE het probleem was. De defecte Luxeon zag er wat vreemd uit; hij leek wat scheef te zitten: lichtelijk omhoog hellend. Dat betekent dus géén contact met de koelplaat. Hoewel de koelplaat voor een 1W echt ruimschoots groot genoeg is, heeft het natuurlijk weinig nut als hij geen contact maakt met de LED zelf.

Mogelijk is die speling ontstaan bij het uit de kit trekken maar goed, een andere zinnige oorzaak kan ik verder ook niet meer bedenken.

Koeling was nu dus vermoedelijk het probleem maar op een iets andere manier dan verwacht.

Blijft nog wel het probleem staan wat ik ook heb gehad met 5mm LEDjes waarbij het probleem ook is opgetreden Daarbij mag koeling het probleem niet zijn.

[mux]

Als je 5mm LEDs isoleert krijgen die ook problemen hoor. Dus als ze helemaal in de hars/kit zitten. De luminantie-efficientie van LEDs is maar 5-20%, dus het merendeel van de energie die je erin propt wordt gewoon warmte. Als je het maar goed genoeg isoleert wordt het dan een kritische 65+ graden.

edit: Ik zou dit dus niet zeggen als ik er zelf geen ervaring mee heb - ik heb LEDs gehad die op die manier stuk zijn gegaan, echter liet ik ze wel ietsjes harder branden dan zou moeten (25-30 mA, maximum-helderheidspunt van die LEDs). Ook heb ik power LEDs die stuk zijn gegaan omdat de thermal interface tussen het chipje en de behuizing slecht was, waardoor je hem eigenlijk niet kon PWMen. Dat deed ik toch, ding kreeg 1000x per seconde in feite een opdonder en stopte er vrij snel mee.

[ Voor 45% gewijzigd door mux op 26-09-2009 13:41 ]

[WFvN]

Tja, wat heet 'helemaal ingekit'.

Die 5mm LEDs had ik op een heel klein printje zitten. Dat printje had ik met smeltlijm tegen de body geplakt vanuit de binnenkant met de LEDs door 5mm gaatjes naar buiten.

De Luxeons heb ik vergelijkbaar vastgekit. De achterkant van de koelplaat is gewoon vrij en kan z'n warmte afstaan aan de lucht in de fiets.

Maar warmte op zich is dus geen probleem met 1W Luxeons zolang de LED-module maar contact maakt met het koelplaatje