LED-Stroboskop vs Xenon-Blitzröhre

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LED-Stroboskop vs Xenon-Blitzröhre

Neuer Beitragvon Dollmator am Donnerstag 22. März 2007, 17:17

Hallo,
ich habe ein Stroboskop mit einer Xenon-Blitzröhre gebaut.
Ich brauche dieses für Untersuchungen an Motoren.
Es macht 50 Blitze pro Sekunde. Die Energie wird in einem 2,2uF Folienkondensator gespeichert. Die Ladespannung ist auf 300V stabilisiert. Die Energie ist (1/2 CU^2) 0,099 Joule pro Blitz. Dies macht bei 50 Hz 4,95Watt. Die Entladungsimpulse sollte ich mal Oszilloskopieren, habe ich bis jetzt nicht getan. Wenn ich mal annehme, das die Blitze 100us dauern, komme ich rein rechnerisch auf einen Strom von 6,6 Ampere. Die Blitzröhre hat leider nur eine Lebensdauer von ein paar Stunden. Mir ist so der Gedanke gekommen, die Blitzröhre durch LED's zu ersetzen. Ich habe leider keine Unterlagen ob LED's mit so hohen Impulsströmen betrieben werden können, wie ihre Lichtausbeute mit der Impuls-stromstärke zusammenhängt und wie sich so ein Impulsbetrieb auf die Lebensdauer auswirkt. Der Wirkungsgrad von Xenon-Blitzröhren soll der beste von Leuchtmitteln überhaupt sein, die Farbtemperatur ist ziemlich hoch, also liegt das Maximum der emitierten Strahlung sicher im Sichtbaren bis UV-Bereich und nicht wie bei Glühbirnen im Infraroten.
Dollmator
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Neuer Beitragvon Stromus am Donnerstag 22. März 2007, 18:34

Hallo Dollmator,

es gibt tatsächlich LED's, die aufgrund größerer Chipfläche größere Ströme zulassen, aber das geht etwa bis 1...1,5A. Für Deine 6A ist das etwas zu viel.
Eine andere Sache: bist Du in dem Land von Dracula ansässig? :D
Stromus
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Spitzenstrom durch LED's

Neuer Beitragvon Dollmator am Donnerstag 22. März 2007, 18:55

Hallo,
wenn ich mal annehme, das der Strom durch die LED's 6,6A betragt, das Tastverhältnis aber 100us/20ms also 0,005 ist, dann ist der Mittelwert des Stromes nur noch 33mA. Der Effektivwert des Stromes währe Ieff = SQR(1/T Integral I(t)^2 dt) = 466mA.

Zu Transsylvanien: dies war eher metaphorisch gemeint, also hinter dem Glühbirnen-Land :-)
Dollmator
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Neuer Beitragvon Stromus am Donnerstag 22. März 2007, 19:30

Es gibt vielleicht ein Paar Sachen:

1. In die Verlustleistung auf der Diode findet die Betrachtung des Effektivwertes keine Anwendung. Der Grund ist die Tatsache, dass hinter Strom und Spannung unterschiedliche Funtionen stehen. Hätten die Funktionen die selbe Beschreibung (egal ob Sinus, Rechteck... Blub), so wäre das möglich. Deshalb verwenden wir an dieser Stelle die allgemeine Formel der mittleren Verlustleistung:

P = 1/T Integral von 0 bis T aus u(t) x i(t)

Da u(t) in guter Näherung und eigentlich für uns in Richtung sichere Seite als eine DC-Spannung dargestellt werden kann, kommt diese Konstante aus dem Integral heraus. Der Rest ist einfach. Ja für einen stationären Zustand!

2. die Diode ist aber kein Widerstand. sie muss beim Anlegen der Spannung ihre Raumladungszone abbauen. Bevor dieser Prozess abgeschlossen ist, erfährt sie lokale Überlastung infolge der begrenzten Anzahl der zur Verfügung stehenden Löcher und Elektronen. Kurz gesagt es können "Hot Spots" entstehen, die langsam aber sicher die Struktur der LED als Sieb erscheinen lassen. Deshalb darf hier mit der mittleren Verlustleistung nicht gerechnet werden.

Diese ganzen Fragen würde ich aber mit Halbleiterspezialisten abklären. Dazu würde ich mal ganz einfach bei Osram anrufen und die Frage stellen. Wenn mich das nicht täuscht ist es in Regensburg.
Stromus
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LED´s

Neuer Beitragvon BernhardS am Freitag 23. März 2007, 06:54

Hallo,

Du musst die 6A ja nicht unbedingt durch eine einzelne LED zwingen. Wenn ich es richtig sehe, baust Du das Teil selbst. Dann bist Du ja in der Anzahl der LED´s und in der Leuchtzeit erstmal frei.
Ich hab für so einen Fall einfach den Leuchtkopf einer Taschenlampe mit 3 LED´s verwendet.
Über die Lebenserwartung kann ich Dir leider nicht sagen, Einsatz: in 3 Tagen etwa 3-4 Stunden mit dem 10-fachen Nennstrom als Impulsstrom. Hat es ausgehalten, dient jetzt wieder als Taschenlampe.

Bernhard
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Neuer Beitragvon Suntime am Freitag 23. März 2007, 07:26

Hallo Dollmator,
müssen die 6,6A der Xenonlampe wirklich erreicht werden? Bedenke, die Röhre strahlt rundum ab auf einen Reflektor. Die LED hat je nach Wahl einen sehr engen Abstrahlwinkel 6 .... 15°, was eine entsprechend höhere Lichtintensität ergibt. Also, wieviel ist da wirklich nötig?
Bei IR-Dioden bei Fernsteuerungen sind Pulse mit bis zu 1 A absolut normal.
Also Datenblatt konsultieren, was bei weissen LED möglich ist.
Wäre eine rote (blaue) LED eine gangbare Alternative, da die Lichtausbeute bei Rot (und auch bei blau) vieeeeeel effizienter ist. Weisse LEDs sind eher ein Murks mit Blaulicht, das mit einem chemischen Trick in den Weissbereich transformiert wird.
Gruss
Hanspeter
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Freitag 23. März 2007, 11:47

Hallo,

zum grundsätzlichen: Je kürzer die Impulse, um so weniger nimmt das Auge davon war. Wenn man diese Schwäche mittels Xenonblitzen kompensiert, gleicht man das über "Power" aus.

Bei der "vorletzten" Generation LED´s, welche üblicherweise auf dem Markt zur Verfügung steht werden diese Impulse wohl nur im etwas abgedunkelten Raum hilfreich sein.

Wenn man aber Muster der derzeit als Entwicklungsmuster von Osram vertriebenen erhalten könnte, sollte da mehr drinn sein. Man munkelt von 5Watt pro Diode. Einfach mal fragen.

LG aus GR
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Dienstag 27. März 2007, 10:41

Dollmator ich habe deinen neuen thread gelöscht und hier her kopiert wenns recht ist.



BeitragVerfasst am: 27 März 2007 11:52 Titel: Stroboskop mit LED's

Hallo,
nochmal die Frage ob schon jemand Erfahrung hat ein Stroboskop mit LED's aufzubauen. Die Sache ist ja die, das bei einem Stroboskop mit Blitzröhre so 300V bei einem Strom von ca. 10A anliegen. Das macht dann eine Spitzenleistung von 3000W.
Da das Tastverhältnis so ca. 0,001 ist, relativiert sich die mittlere Leistung dann auf 3W.

Die Frage ist nun, wie soll man das auf LED's umsetzten.
Z.B. 100 LED's in reihe schalten um auf ca. 250 bis 300V Durchlassspannung zu kommen. Impulsstrom dann 10A. Oder weniger LED's nehmen, z.B. nur 10 Stück und dann mit 100A Impulsstrom betreiben. Ich habe Transistoren in meiner Bastelkiste mit denen Ströme über 100A überhaupt kein Problem sein sollten. (IRF3703)

Die Frage ist nun:
Gibt es einen Zusammenhang zwischen (Impuls)Strom und Helligkeit?
Ist es linear?
Wird die Leuchtdiode nicht auf Dauer (oder sogar kurzfristig) ihre Leuchtkraft verlieren?

Das sollte man einfach mal in einer Messreihe ausprobieren, oder einen LED-Hersteller kontaktieren. Habe aber im Moment überhaupt keine Lust und Zeit dazu Smile
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Neuer Beitragvon Stromus am Dienstag 27. März 2007, 11:23

Dein Anliegen ist wirklich speziell! Die Frage ist, ob die Raumladungszone tatsächlich so schnell abgebaut wird, um solche Ströme ohne nennenswerte Schaltverluste zu verkraften.
Die Messreihe ist gut und schön, aber wer öffnet dann die Halbleiter zwecks Analyse und vor allem wer übernimmt die Kosten?
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LED Lebensdauer

Neuer Beitragvon Dollmator am Dienstag 27. März 2007, 12:23

Hallo,
Von den Feinheiten, wie in einer Leuchtdiode so die Ladungsträger rekombinieren weiss ich im Prinzip gar nichts, ich will ja keine Leuchtdioden bauen, sondern sie einfach nur benutzen.

So eine Messreihe oder Versuchsanordnung sollte eigentlich ganz einfach sein:
Die zu testende LED leuchtet auf eine Fotodiode, deren Sperrstrom gemessen wird. Ich denke mal so eine Fotodiode, bildet Lichtintensität linear auf Sperrstrom ab.

Ich kenne nur die schon mindestens 20 Jahre alte BPW34.

Erste Versuchsreihe: Die Leuchtdiode mit Stromimpusen von 100us Dauer beaufschlagen. Mit dem Oszilloskop den Sperrstrom der Fotodiode beobachten. Jetzt Versuchsreihe mit Stromimpulsen steigender Höhe. Zum Beispiel mit 10mA anfangen und in 20% Schritten bis sagen wir mal 100A steigern. Also jeweils die Stromstärke um 20% erhöhen. Das währen dann 12 Messwerte pro Zehnerpotenz. Der Punkt an dem bei steigender Stromstärke die Lichtintensität nicht mehr steigt, sollte so doch schnell zu finden sein. Oder vieleicht gibt es ja sogar Bereiche in denen die Lichtintensität überproportional steigt. Wer weiss es?


Zweite Versuchsreihe:
Jetzt einmal zu beginn die Lichtintensität bei 20mA Strom durch die Leuchtdiode gemessen. Und dann die Leuchtdiode mit hübschen Stromstössen 50Hz 10A 100us Dauer quälen. Zwischenzeitlich immer wieder mal die Lichtintensität bei 20mA Strom durch die Leuchtdiode messen. Wenn die Leuchtdiode durch die Stromstösse geschädigt wird, sollte sich das ja innerhalb von Sekunden, Stunden oder Tagen zeigen, das die Helligkeit bei 20mA abnimmt. Oder vieleicht auch zunimmt, einen Benzin-Motor muss man ja auch erst einfahren. :-)
Dollmator
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