Падение световой мощности светодиодов в серии со странными результатами

Я провожу тест жизненного цикла для 7 светодиодов, соединенных последовательно с токоограничивающим резистором (изображение для справки).

введите описание изображения здесь

Я измеряю мощность света (мВт) с помощью фоторезистора Thorlabs для каждого светодиода. Питание светодиодов от источника постоянного напряжения. Через ~ 6 месяцев я вижу странные результаты: в то время как мощность света 2 светодиодов уменьшилась (~ 5%), мощность света других светодиодов увеличилась на ~ 4-7%. У меня нет таблицы данных, так как это какой-то модуль, изготовленный на заказ (но я точно знаю, что у них есть токоограничивающий резистор и светодиоды, соединенные последовательно).

Пожалуйста, помогите объяснить и понять эти странные результаты. Буду признателен за технические, интуитивные и физические объяснения.

Спасибо вам!

Если диммерные светодиоды изнашивались, а напряжение на их клеммах снижалось, стек потреблял больше тока, что повышало яркость неизнашивающихся светодиодов.
@Andyaka Вы говорите, что прямое напряжение (некоторых светодиодов) снижено, поэтому общий ток увеличился. Но ток должен быть одинаковым для всех 7 светодиодов (по закону Ома) после более высокой яркости (больше ток, больше поток). мне кажется я что-то упускаю..
Неправда - ток через светодиоды определяется всеми прямыми падениями напряжения светодиодов, токоограничивающим резистором и приложенным напряжением источника питания постоянного тока. Что у вас здесь за трудность?
@Andyaka Возьмем пример. У меня есть 2 светодиода последовательно с батареей 9 В и прямым напряжением 2 В. скажем, в соответствии с таблицей данных при прямом напряжении 2 В ток светодиода должен составлять 20 мА. Таким образом, резистор будет R = (9-2 * 2) / 0,02 = 250 Ом. Теперь по какой-то причине прямое напряжение первого светодиода ухудшилось до 1,5 В, следовательно, с резистором 250 Ом ток должен быть I = (9-2-1,5) / 250 = 22 мА. Если общий ток увеличился, как ухудшилась яркость светодиода с прямым напряжением 1,5 В (больше ток = больше поток).
По какой-то причине (известной только для изнашивающегося светодиода) он развивает более низкое прямое напряжение и снижает свою яркость, несмотря на больший ток. Если светодиод медленно умирает, то кто может сказать, почему он это делает? Может быть, какая-то форма повышенного сопротивления утечки вокруг светодиода одновременно снижает его прямое напряжение и отводит ток от кремния, который генерирует свет? Это просто предположение - вы не можете ожидать окончательной причины из информации в вашем вопросе.
@Andyaka Ответ достаточно хорош сам по себе, но, вероятно, происходит больше - см. Мой ответ.
Павел - очень быстро принимать ответы часто не очень хорошая идея - даже когда вы ДУМАЕТЕ, что они должны ответить на ваш вопрос. Гораздо полезнее оставить время для участия в обсуждении ряда людей. Некоторые люди гораздо менее склонны отвечать на вопросы, которые уже были «приняты». {Для меня это не имеет особого смысла, но так бывает]}

Ответы (2)

Актуально: я лично провел большое количество светодиодных лет тестирования, последовательно управляя многочисленными цепочками светодиодов в течение многих месяцев каждая и наблюдая за изменением светоотдачи со временем.


В некоторых случаях светоотдача светодиодов обычно увеличивается на ранних этапах их жизни. То, что вы видите, — совершенно обычное поведение.

Световой поток и Vf (прямое напряжение светодиода здесь может быть плохо коррелировано)

Хотя объяснение Энди об изменении Vf с возрастом МОЖЕТ быть верным и даже может быть преобладающим эффектом, который вы видите, я ожидаю, что изменение яркости с возрастом объяснит наблюдаемое.

К факторам, имеющим отношение к старению, относятся:

  • Все ли светодиоды номинально одинаковы или отличаются партией, моделью или производителем.

  • Независимо от того, работают ли светодиоды рядом или выше, или значительно выше или ниже их номинального тока и мощности

  • При какой температуре они работают, есть ли у них радиатор и все ли они испытывают одинаковые условия охлаждения и окружающей среды.

  • Более ...

Если бы все они были одинаковыми и относились к ним одинаково, тогда было бы менее обычно видеть существенные различия в старении, НО то, что вы видите, находится в пределах нормы.

Если это разные продукты или партии, или если некоторые из них больше подвержены охлаждению, или они находятся на радиаторе с температурным градиентом, то можно ожидать различий.

В своем тестировании я использовал простой источник постоянного тока для каждой цепочки (используя один LM317 и один резистор). Это легко, не очень дорого и устраняет ту неуверенность, которая у вас есть сейчас. Все светодиоды были номинально идентичными, у меня также был эталонный светодиод в цепочке, который был закорочен во время нормальной работы и позволял работать во время тестирования. Поскольку цепочка приводилась в действие постоянным током, добавление или удаление эталонного светодиода не повлияло на работу других светодиодов, но дало возможность проверить постоянство тока, инструментальные средства и варианты измерений, а также методы измерения.

Получение воспроизводимых измерений между светодиодами и между периодами выборки требует тщательного проектирования и эксплуатации. Я сделал пробный конус, который многократно устанавливался над каждым светодиодом, постоянно закрепленным на головке экспонометра. Эталонный светодиод обеспечивал метод проверки и т. д.
Введение светодиода в усредняющую сферу сработало бы, если она у вас есть.

Срок службы зависит от силы тока и температуры независимо. В то время как они связаны термически через мощность и теплоотвод и ..., светодиоды при одинаковой температуре и разном токе стареют по-разному. Светодиоды при одинаковом токе и разной температуре стареют по-разному. У Philips есть хороший материал по обслуживанию этого Sunder Lumen.


Некоторые настоящие светодиоды работают до 300 часов: это для светодиодов с номинальным током 60 мА, работающих при 40 мА. Выглядеть наполовину разумным.

введите описание изображения здесь

Ой!
Те же светодиоды работают на 60 мА. Результат был таким же при 40 мА, но медленнее. Красная линия ~= заявление производителя.
Полная ерунда.

введите описание изображения здесь

В моем конкретном случае я могу управлять ими только с 24 В постоянного тока (согласно производителю). Я должен сказать, что увеличение и уменьшение мощности света регистрировалось каждые 3 часа в течение ~ 6 месяцев со 100% повторяемостью в лабораторных условиях. Если я нарисую 7 светодиодов, я увижу, что половина из них увеличивается, а половина уменьшается с линейным поведением.
@PavelGolubev Я не могу позволить себе тратить на это время, если вы собираетесь получать информацию в небольшом количестве в то время. Я задал или подразумевал ряд вопросов выше. Я не знаю моделей светодиодов, уровней мощности, близости номиналов, охлаждения, разницы температур по образцу, что он делает и т. д. Я не знаю, как устроены светодиоды и можно ли предпочтительнее охлаждать тускнеющие. Вы сказали 2/7. Сейчас 3,5/7 (половина), а до этого 3/7. Либо нам нужна более качественная картина, либо у вас есть помощь, которую я могу оказать. (Я потерял много воображаемых волос из-за светодиодов в Китае за несколько...
... годы. Если вы хотите получить какую-то пользу от разрывания волос, вам нужно помочь процессу информацией. | 7 светодиодов - они белые, красные или Octarime? | 24В - откуда и почему говорят? Если он не предназначен для лабораторного питания, каким будет РЕАЛЬНЫЙ результат? Если сказать 3В/светодиод = 21В запас = 3В. Если 3,1 В / светодиодный запас = 2,3 В. 3,2 В = 1,6 В. 3,3 В = запас 0,9 В. | Если для этого используется последовательно включенный резистор, он будет очень чувствителен к изменению V. Если светодиоды работают около Vmax, Vf на светодиод будет варьироваться, а мощность будет варьироваться (не сильно). | Это выглядит разрешимым , НО только если мы знаем, что ЭТО такое.
Я ценю ваше время. Я не знаю, что такое модель/производитель для каждого светодиода, так как они упакованы другим производителем, который не хочет раскрывать производителя светодиода. Единственная информация, которую я знаю, это то, что светодиод соединен последовательно с резистором. Я управляю ими с ШИМ 90% 24 В, в результате 2 из них уменьшаются до 95~, а 3 из них увеличиваются до ~ 105. Мой вопрос был очень конкретным, давайте предположим, что измерение повторяется на 100%, такая же температура окружающей среды, та же влажность, тот же радиатор и т. Д. ... Как я могу объяснить увеличение мощности света выше 100% с линейным поведением. Спасибо за ваше время.
Светодиоды холодного белого цвета.
@PavelGolubev (1) В соответствии с советом - при отсутствии достаточной информации от вас - вариации, которые вы видите, могут быть совершенно нормальными - посмотрите мои графики, где мощность некоторых светодиодов сначала увеличивается. Это хорошо известное поведение. (2) Я знаю, что мой напористый подход, вероятно, раздражает - я не хочу быть грубым (или более грубым, чем нужно :-) ), НО даже этот подход и конкретные вопросы все еще не получают информацию, которая доступна и необходима для попытки хорошее решение за полмира. Вы могли бы помочь себе больше, чем вы делаете. ....
У вас НАМНОГО больше информации, чем нам сказали. Я не знаю, какой из них полезен. Вы сказали 7 светодиодов. Теперь это звучит как 5 (или 7 с 2 ярче, 3 тусклее, 2 без изменений?). Я дважды спрашивал, но до сих пор не знаю, становятся ли те же самые 2 позиции и 3 позиции в модуле тусклее и ярче в каждом случае. Я не знаю о теплоотводе и охлаждении и о том, во что они заключены (что может повлиять на распределение тепла или при какой температуре они работают (что может иметь существенное значение), а также об уровнях мощности и на каком проценте от номинальной мощности они работают. или какой ток.....
.... Теперь вы говорите, что используете ШИМ на 95%, но не упоминали об этом раньше. Вы говорите, что ДОЛЖНЫ использовать 24 В, но ШИМ + 24 В - это не 24 В. ДОЛЖНЫ ли вы использовать ШИМ и 95% и кто так говорит и почему? Использование ШИМ без сглаживания означает, что светодиоды работают с потенциально значительно большей мощностью, чем если бы они были сглаженными, не так ли? | Если поставщик не будет раскрывать бренды и т. Д., Я бы пошел в другое место, если бы у меня был контроль. Если бы у меня не было контроля, я бы отметил это в своем отчете людям, которым (должно) быть небезразлично. Если это военные или иные ограничения, вам, возможно, придется принять то, что вы получите. В противном случае .... .
FWIW: % изменений, которые вы видите за 6 месяцев, говорят о том, что светодиоды имеют приемлемое качество на том уровне, на котором они работают — что бы это ни было. Достаточно ли хорош для вашего приложения, я, конечно, сказать не могу. Если бы я знал то, что знаете вы, и мог бы увидеть «на практике», что происходит, я, скорее всего, мог бы рассказать вам, что происходит. Так как между ним и мной есть Интернет, и я не могу сделать больше, чтобы преодолеть его. Ты можешь.

По какой-то причине (известной только для изнашивающегося светодиода) он развивает более низкое прямое напряжение и снижает свою яркость, несмотря на больший ток. Если светодиод медленно умирает, то кто может сказать, почему он это делает? Может быть, какая-то форма повышенного сопротивления утечки вокруг светодиода одновременно снижает его прямое напряжение и отводит ток от кремния, который генерирует свет? Это просто предположение - вы не можете ожидать окончательной причины из информации в вашем вопросе.