Warum nimmt die Helligkeit meiner roten LED langsam ab?

Ich habe eine RGB-LED zur Fotoerkennung in meinem Design, wobei jede Farbe von einem MOSFET gesteuert wird, um die Lichtintensität jeder Farbe zu steuern. Die grünen und blauen LEDs funktionieren hervorragend, aber meine rote LED scheint mit der Zeit langsam zu verblassen. Ich habe meine Durchlassspannung (Vf) zu Beginn mit 2,6 V an der roten LED gemessen, aber sie fällt in den nächsten Minuten auf ~ 2,56 V (in Spezifikation).

Hier ist mein Schema. Links ist mein dreifarbiges LED- und MOSFET-Setup und rechts der PWM-Expander, der von I2C gesteuert wird:

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Leiterplatte:

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Hier sind die Spezifikationen für meine dreifarbige LED (ich habe die richtige eingekreist):

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Wenn ich die von der LED kommende Lichtintensität im Laufe der Zeit messe, kann ich sehen, dass die Rotintensität abfällt, während Grün und Blau konstant bleiben. Kann eine Lötstelle die LED beeinträchtigen? Ich hätte nicht zweimal darüber nachgedacht, aber ich habe eine zusätzliche RGB-LED, also habe ich eine meiner alten (toten) entfernt und die LED mit Drähten verbunden, anstatt sie an meine Platine zu löten. Ich habe die LED auf 'rot' und die Intensität geht nicht zurück.

Das ist jetzt mit 4 LEDs passiert ...

Ich würde vermuten, dass es an der Temperatur liegt. Welche Frequenz und Arbeitszyklus verwenden Sie? Ich würde einen Induktor verwenden, um den Strom mehr oder weniger konstant zu machen, anstatt mit hoher Frequenz zu blinken. Es ist möglich, dass Sie ein Phänomen im Zusammenhang mit Kanten von Rechteckwellen erleben ...
Können Sie V(Rs) jeweils bei 100 % messen, um den Strom zu messen? Wie viel Wärme wird bauartbedingt abgeführt? Vf of Red kann zu heiß zum Anfassen werden und Vf durch den Schockley-Effekt fallen lassen und durch Hitze an Wirksamkeit verlieren.
@GregoryKornblum Ich habe meine PWM-Frequenz auf 1600 Hz eingestellt, das war die Frequenz, mit der die Adafruit-PWM-Bibliothek geliefert wurde (Versorgung der PWM durch Arduino). Irgendetwas, worüber ich nachlesen kann, dass sich die Kanten der Rechteckwelle auf die Leistung auswirken? Ich bin neugierig. Ich verstehe nicht ganz, wie das Anschließen mit Drähten anstelle von Lötkontakten die LED auch nicht tötet ... hmm
Sie sehen, Sie treiben das MOSFET-Gate über einen Widerstand. Wenn der MOSFET heiß ist, ändert sich der Filter, daher erhalten Sie nicht den genauen Arbeitszyklus, den Sie an einem anderen Arbeitspunkt hatten. Obwohl es im Moment eine Spekulation ist. Ich denke immer noch, dass du ein Hitzeproblem hast.
@ TonyStewart.EEsince'75 Spannung, die ich bei V (Rs) sehe, beträgt 1,946 V, also betrachten wir 78 mA.
@JordanLewallen Ich brauche alle Ströme, um Leistung> Wärme zu berechnen, bevor nach dem Fading-Problem, das höchstwahrscheinlich wärmebedingt ist, auch die Temperatur gemessen wird. autsch ist zu heiß
@TonyStewart.EEsince'75 Blau V (Rs) = 0,913 V, also muss mit Rs = 10,5 Strom I_B = 87 mA immer noch Grün werden, drücken Sie die Eingabetaste
@ TonyStewart.EEsince'75 Green V (Rs) = 0,89 V mit Rs = 10,5 Strom I_G = 84,76 mA
Wie heiß war es zu berühren? und wo sind die vorher/nachher daten und warum muss ich zweimal fragen? Sie haben ein thermisches Problem und wir benötigen bessere Daten, damit Sie es verstehen und beheben können. Fotos, Temperatur, V,I
@TonyStewart.EEsince'75 hast du deinen Kommentar bearbeitet, weil ich deine Vorher/Nachher-Frage definitiv nicht gesehen habe. Deshalb habe ich darauf bisher nicht reagiert. Hier sind Ihre Bilder: imgur.com/a/x2Lcv Das erste Bild zeigt Ihnen den vollständigen Sensorstapel, die optische Ausrüstung, die wir verwenden, befindet sich auf der unteren Platine (andere sind Analyse, Leistung usw.). Die zweite ist die entfernte optische Platine, und die dritte zeigt die Unterseite dieser Platine, wo die LEDs sitzen (im Moment ist nur eine vorhanden. Ich konnte meinen Finger in den Stapel stecken (sorta) und die Temperatur überprüfen, warm, nicht heiß oder schmerzlich.
Die Tatsache, dass ich die Hälfte Ihrer Frage nicht gesehen habe, kann auch daran liegen, dass die Telefonbenachrichtigung auf dem Sperrbildschirm nur den ersten Satz zeigte, also habe ich daran gearbeitet und bin nicht zurückgegangen, um es zu überprüfen
Schwerwiegende Designprobleme mit dieser Anwendung.... Ich kann sie beheben, wenn Sie Spezifikationen haben.
@AltAir hat gerade mit einer intelligenten Pinzette bestätigt, dass die Widerstandswerte mit den Schaltplänen übereinstimmen. Wie hast du überhaupt die Widerstandswerte von der Platine bekommen?
@TonyStewart.EEsince'75 kann ich bereitstellen, wenn Sie angeben, mit welchen Spezifikationen Sie arbeiten müssen
Einsatzzweck: & Umgebungsdaten, Werte & Genauigkeit für alles Optische. Ich schlage vor, nur ESD-geschützte Teile zu verwenden oder vorsichtig zu sein

Antworten (2)

Nur weil die Durchlassspannung den Spezifikationen entspricht, bedeutet dies nicht automatisch, dass der Durchlassstrom auch stimmt. 2,6 V über der LED hinterlassen 2,4 V über dem Widerstand/MOSFET, was 96 mA durch die LED und somit 250 mW Verlustleistung bedeuten könnte, was weit über dem absoluten Maximum von 150 mW liegt.

Ich denke, Sie töten Ihre rote LED.

Die Durchlassspannung im Datenblatt gibt einfach den Wert an, den Sie erwarten würden, wenn Sie einen bestimmten Strom durchleiten. Ich nehme an, dies sind die 50 mA, die in der Spaltenüberschrift angegeben sind, aber es wird irgendwo stehen.

Wir sehen einen Strom von 66,2 mA in der roten LED, was bedeutet, dass ~ 100 mW verbraucht werden, was meiner Meinung nach in Ordnung sein sollte
Wie misst du diesen Strom?
Unterbrach die Verbindung zwischen dem 24,9-Ohm-Widerstand und dem roten LED-Eingang, verband einen Anschluss des Amperemeters mit der Widerstandsseite und verband den anderen in Reihe mit der LED-Seite. Der Strom sollte über die gesamte Leitung konstant bleiben, oder? Was ich dort sehe, ist also der Durchlassstrom durch die LED?
Der Shunt-Widerstand des Amperemeters kann genügend weiteren Widerstand einführen, um den Strom auf einen scheinbar sicheren Wert zu reduzieren. Messen Sie stattdessen einfach die Spannung über dem 24,9-Ω-Widerstand und berechnen Sie daraus den Strom.
Die Spannung über dem 24,9 beträgt 1,946 V, also etwa 78 mA aus meinen Berechnungen, was den Spezifikationen entspricht. @Transistor
@JordanLewallen Nein, ist es nicht, siehe Kommentar in meiner Antwort. 2,6 V bei 78 mA ergeben knapp über 200 mW, weit über dem Maximum. Sie müssen ALLE Maximalvorgaben einhalten.
Es wäre ratsam, gute Spezifikationen, Margen, Umgebungs-Deratings und Stabilitätsspezifikationen zu haben. Im Moment sehe ich keine und Sie überschreiten die Pd für den Chip. Ich schlage vor, dass der kumulative Strom für diesen Chip durchschnittlich 50 mA nicht überschreiten darf. Epoxid ist ein guter Wärmeisolator. Diese sind auch sehr empfindlich gegenüber Lötdauern > 5 Sekunden (fehlerhaft oder marginal) und gegenüber ESD > -5 V. Aufgrund des besseren Kühlkörpers sind Sie möglicherweise mit SMD-RGB mit Linse weitaus besser dran. Im Moment ist Ihr Kühlkörper das dünne Kathodenkabel
Sie wären sogar besser dran mit exzellenten 5-mm-RBD-LEDs, die auf Ihr Ziel ausgerichtet sind. Ich kann Ihnen RGB 10 ~ 16Cd 30 Grad bei 20 mA mit einigen Mods an Ihr Blendengehäuse senden. Dieses Bivar-Teil gehört zu den besten 5-mm-Teilen der Branche. Weit mehr als dieser 45-Grad-Teil bei weniger Strom. und sehr genau. dann würde ich einen 5-mm-5-V-Detektor von Panasonic Photo hinzufügen, der die CIE-korrigierte Intensität misst, um Ihre Ergebnisse zu kalibrieren.
@Jordan: Ist das eine Spitzen- oder Durchschnittsspannung, die Sie gemessen haben?
@Finbarr Entschuldigung für die späte Antwort, ich glaube definitiv, dass Sie Recht haben. Ich habe die PWM einiger neuer LEDs, die gerade angekommen sind, gesenkt und sie sterben nicht. Danke an alle für die Hilfe

Ihr Problem scheint die Variation im RDS(on) für das von Ihnen verwendete Gerät zu sein. Das Datenblatt für den BSS84 zeigt, dass der normalisierte RDS(on) ansteigt, wenn der FET wärmer wird.

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Der RDS(on) für das Gerät könnte im Vergleich zu Ihrem Vorwiderstand ziemlich hoch sein (10 Ohm).
Da Sie in Ihren Kommentaren sagen, dass die Spannung an den 24,9 Ohm 1,946 V beträgt ... addiert zur Vf der LED, verbleiben etwa 494 mV am FET (je nachdem, wie genau Ihre 5-V-Versorgung ist), also kein Ideal Gerät (RDS(on) ist etwa 6,3 Ohm) für Ihre Anwendung.

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