Degradación de la potencia de la luz en serie de Led con resultados extraños

Estoy haciendo una prueba de ciclo de vida para 7 LED conectados en serie con resistencia limitadora de corriente (imagen de referencia)

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Estoy midiendo la potencia de la luz (mW) con la fotorresistencia Thorlabs para cada led. Las unidades de Led del suministro de voltaje constante. Después de ~ 6 meses, veo resultados extraños: mientras que la potencia de luz de 2 LED disminuyó (~ 5%), la potencia de luz de otros LED aumentó ~ 4-7%. No tengo la hoja de datos ya que este es un módulo hecho a medida (pero estoy seguro de que tienen una resistencia limitadora de corriente y los LED están conectados en serie).

Por favor ayuda a explicar y entender estos extraños resultados. Apreciará explicaciones técnicas, intuitivas y físicas.

¡Gracias!

Si los LED del atenuador se estuvieran deteriorando y el voltaje de sus terminales se redujera, la pila tomaría más corriente, lo que aumentaría el brillo de los LED que no se deterioran.
@Andyaka Usted dice que el voltaje directo (de algunos LED) se reduce, por lo que se aumentó la corriente general. Pero la corriente debe ser la misma para los 7 LED (de la ley de ohmios) después de un brillo más alto (más corriente, más flujo). creo que me pierdo algo..
No es cierto: la corriente a través de los LED está dictada por todas las caídas de voltaje directo de los LED, la resistencia limitadora de corriente y el voltaje de la fuente de alimentación de CC aplicada. ¿Cuál es la dificultad que está teniendo aquí?
@Andyaka Tomemos un ejemplo. Tengo 2 led en serie con batería de 9V y voltaje directo de 2V. digamos que de acuerdo con la hoja de datos con un voltaje directo de 2V debe ser una corriente de led de 20mA. Entonces, la resistencia sería R = (9-2 * 2) / 0.02 = 250 ohm. Ahora, por alguna razón, el voltaje directo del primer led se deterioró a 1.5V, por lo tanto, con una resistencia de 250 ohmios, la corriente debería ser I = (9-2-1.5) / 250 = 22 mA. Si la corriente general aumentó, cómo se deterioró el brillo del LED con un voltaje directo de 1.5v (mayor corriente = más flujo).
Por alguna razón (conocida solo por el deterioro del LED), desarrolla un voltaje directo más bajo y reduce su brillo, a pesar de que hay más corriente. Si el LED se está muriendo lentamente, ¿quién puede decir por qué lo hace? ¿Quizás alguna forma de aumento de la resistencia a las fugas alrededor del LED está reduciendo simultáneamente su voltaje directo y desviando la corriente del silicio que genera la luz? Es solo una especulación: no puede esperar una razón definitiva de la información en su pregunta.
@Andyaka La respuesta es lo suficientemente buena de forma aislada, pero probablemente esté sucediendo más: vea mi respuesta.
Pavel: aceptar respuestas muy rápido a menudo no es una buena idea, incluso cuando PIENSAS que deberían responder a tu pregunta. Dejar tiempo para que una variedad de personas se sume a la discusión puede ser mucho más instructivo. Algunas personas son mucho menos propensas a responder preguntas que ya han sido "aceptadas". {Eso no tiene mucho sentido para mí, pero eso es lo que sucede]}

Respuestas (2)

Relevante: personalmente he llevado a cabo una gran cantidad de años de pruebas de LED, operando numerosas cadenas de LED en serie durante muchos meses cada una y monitoreando el cambio de salida de luz con el tiempo.

Es común que la salida de luz LED aumente durante las primeras etapas de su vida, en algunos casos. Lo que está viendo es un comportamiento completamente habitual.

Salida de luz y Vf (el voltaje directo del LED puede no estar bien correlacionado aquí)

Si bien la explicación de Andy sobre el cambio de Vf con el envejecimiento PUEDE ser cierta e incluso puede ser el efecto predominante que está viendo, espero que la variación en el brillo con el envejecimiento explique lo que se ve.

Los factores de relevancia para el envejecimiento incluyen:

  • Si todos los LED son nominalmente iguales o difieren en lote, modelo o fabricante.

  • Si los LED se ejecutan cerca o por encima o muy por encima o muy por debajo de sus valores nominales de corriente y potencia

  • A qué temperatura funcionan, si son disipadores de calor y si todos experimentan las mismas condiciones ambientales y de refrigeración.

  • Más ...

Si todos son iguales y se tratan de la misma manera, sería menos habitual ver diferencias significativas en el envejecimiento, PERO lo que está viendo está dentro del rango normal.

Si son productos o lotes diferentes o si algunos están más expuestos a la refrigeración o están en un disipador térmico con un gradiente de temperatura, se esperarían diferencias.

En mis pruebas, utilicé un suministro de corriente constante simple por cadena (usando un LM317 y una resistencia). Esto es fácil, no muy costoso y elimina el tipo de incertidumbre que tiene ahora. Todos los LED eran nominalmente idénticos. También tenía un LED de referencia en la cadena que se acortó durante el funcionamiento normal y se permitió que funcionara durante la prueba. Como la cadena estaba impulsada por corriente constante, agregar o quitar el LED de referencia no hizo ninguna diferencia en el funcionamiento de los otros LED, pero proporcionó una verificación de cordura en la constante de corriente, la instrumentación y las variaciones de medición y las técnicas de medición.

Obtener mediciones repetibles entre LED y entre períodos de muestreo requiere un diseño y una operación cuidadosos. Hice un cono de muestreo que se asentó muy repetidamente sobre cada LED fijado permanentemente a la cabeza del medidor de luz. El LED de referencia proporcionó un método de verificación, etc.
Introducir el LED en una esfera de promedio funcionaría si tiene uno.

La vida útil depende de la corriente y la temperatura de forma independiente. Si bien los dos están relacionados térmicamente a través de la potencia y el disipador de calor y ..., los LEDS a la misma temperatura y la edad actual varían de manera diferente. Los LED con la misma corriente y diferentes temperaturas envejecen de manera diferente. Philips tiene un buen material sobre este bajo mantenimiento de Lumen.

Algunos LED reales duran hasta 300 horas: esto es para LED de 60 mA que funcionan a 40 mA. Parezca medio razonable.

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¡Ups!
Los mismos LED funcionan a 60 mA. El resultado fue similar a 40 mA pero más lento. La línea roja es ~= afirmación del fabricante.
Absoluta basura.

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En mi caso específico los puedo manejar solo con 24v DC (según fabricante). Debo decir que el aumento y la disminución de la potencia de la luz se adquirieron cada 3 horas durante ~ 6 meses con una repetibilidad del 100 % en condiciones de laboratorio. Si trazo 7 leds, veo que la mitad de ellos aumenta y la otra mitad disminuye con un comportamiento lineal.
@PavelGolubev No puedo permitirme gastar tiempo en esto si vas a obtener información a duras penas en ese momento. He pedido o implicado una variedad de preguntas arriba. No sé los modelos de LED, los niveles de potencia, la cercanía a las clasificaciones, el enfriamiento, las diferencias de temperatura en la muestra, lo que hace, etc. No sé cómo se organizan los LED y si los que se desvanecen pueden enfriarse preferentemente. Dijiste 2/7. Ahora es 3,5/7 (la mitad) y antes 3/7. O necesitamos una imagen mucho mejor o tienes la ayuda que yo al menos puedo dar. (Perdí mucho cabello teórico por los LED en China por algunos....
... años. Si desea obtener algún beneficio del desgarro del cabello, debe ayudar al proceso con información. | 7 LEDs - ¿Son blancos, rojos o octarimes? | 24V - ¿De dónde y por qué dicen? Si no está diseñado para un suministro de laboratorio, ¿cuál será el resultado REAL? Si dice 3V/LED = 21V headroom = 3V. Si 3,1 V/espacio libre LED = 2,3 V. 3,2 V = 1,6 V. 3,3 V = 0,9 V de espacio libre. | Si esto usa una resistencia en serie, será inmensamente sensible al cambio de V. Si los LED se ejecutan cerca de Vmax, el Vf por LED variará y la potencia variará (no mucho). | Esto parece soluble PERO solo si sabemos qué es ESTO .
Aprecio tu tiempo. No sé cuál es el modelo/fabricante de cada LED, ya que están empaquetados por otro fabricante que no quiere revelar el fabricante del LED. La única información que conozco es que el LED está conectado en serie con una resistencia. Los conduzco con PWM 90% 24V, el resultado es que 2 de ellos disminuyen a 95 ~ y 3 aumentan a ~ 105. Mi pregunta era muy específica, supongamos una medida 100% repetible, la misma temperatura ambiente, la misma humedad, el mismo disipador de calor, etc. ¿Cómo puedo explicar el aumento de la potencia de la luz por encima del 100% con un comportamiento lineal? Gracias por tu tiempo.
Los led son de color blanco frío.
@PavelGolubev (1) Como se recomienda, en ausencia de suficiente información de usted, las variaciones que está viendo pueden ser completamente normales: vea mis gráficos donde aumenta la salida de algunos LED al principio. Este es un comportamiento bien conocido. (2) Sé que mi enfoque asertivo es probablemente molesto; no deseo ser grosero (o más grosero de lo necesario :-)) PERO incluso este enfoque y las preguntas específicas aún no obtienen la información disponible y necesaria para intentar una buena solución desde medio mundo de distancia. Podrías ayudarte más de lo que estás haciendo. ....
Tienes MUCHA más información de la que nos han contado. No sé cuál si alguno de ellos es útil. Dijiste 7 LEDS. Ahora suena como 5 (¿o 7 con 2 más brillantes, 3 más tenues, 2 sin cambios?). Pregunté dos veces, pero aún no sé si las mismas 2 posiciones y 3 posiciones en el módulo se vuelven más tenues y más brillantes en cada caso. No sé sobre el disipador de calor y el enfriamiento y en qué están encerrados (lo que puede marcar una diferencia en la distribución del calor, o a qué temperatura funcionan (lo que puede ser muy importante) y los niveles de potencia y a qué porcentaje de potencia nominal están funcionando o que corriente....
.... Ahora dices que estás usando 95% PWM pero no lo mencionaste antes. Usted dice que DEBE usar 24V pero PWM + 24V no es 24V. ¿DEBE usar PWM y 95% y quién lo dice y por qué? El uso de PWM sin suavizado significa que los LED funcionan con una potencia significativamente mayor que si estuvieran suavizados, ¿no es así? | Si el proveedor no divulga las marcas, etc., me iría a otro lado si tuviera el control. Si no tuviera el control, anotaría esto en mi informe a las personas a las que (debería) importarles. Si esto es militar o está restringido de otra manera, es posible que deba aceptar lo que obtiene. De lo contrario .... .
FWIW: Los cambios porcentuales que ve en 6 meses sugieren que los LED tienen una calidad razonable en el nivel al que se ejecutan, sea lo que sea. Por supuesto, no puedo decir si es lo suficientemente bueno para su aplicación. Si supiera lo que usted sabe y pudiera ver "prácticamente" lo que está involucrado, muy probablemente podría decirle lo que está sucediendo. Tal como está, hay un internet entre él y yo y no puedo hacer más para superarlo. Puede.

Por alguna razón (conocida solo por el deterioro del LED), desarrolla un voltaje directo más bajo y reduce su brillo, a pesar de que hay más corriente. Si el LED se está muriendo lentamente, ¿quién puede decir por qué lo hace? ¿Quizás alguna forma de aumento de la resistencia a las fugas alrededor del LED está reduciendo simultáneamente su voltaje directo y desviando la corriente del silicio que genera la luz? Es solo una especulación: no puede esperar una razón definitiva de la información en su pregunta.

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