Warum sind 5-mm-LEDs immer für 20 mA ausgelegt?

OK, vielleicht nicht alle, aber die meisten 5-mm-LEDs, die ich je bearbeitet habe, sind mit I(max) = 20 mA bewertet und ich benutze sie seit vielleicht über 15 Jahren.

Warum ist das? Liegt es an der Größe des Chips, dass 20 mA das Maximum sind? Aus historischen Gründen? Bequemlichkeit, sich an Spezifikationen zu erinnern? Passt ein moderner 20-mA-Chip nicht in ein 3-mm-Gehäuse? Handelt es sich um eine Verlustleistung (schätzen Sie nicht, da blaue LEDs in Bezug auf eine rote LED fast die doppelte Leistung verbrauchen).

Möglicherweise, weil die erste historische Verwendung für Kommunikationsleitungen mit "Stromschleifen" war. Diese wurden auf 20 mA normiert. Möglicherweise genau deshalb, weil die ersten LEDs mit 20 mA spezifiziert waren.
@Rocket - sollten sie dann nicht mit 16 mA bewertet werden, 20 mA - 4 mA Referenzstrom? Ein 500-Ohm-Widerstand parallel zur LED vermeidet die 4 mA, sonst leuchtet sie dann auch schwach.
@Rocket: Die übliche 4-20-mA-Kommunikationsschleife gab es, bevor LEDs jeglicher Art populär wurden. Dies war auch eine analoge Signalisierungsmethode, daher sehe ich LEDs nicht als sehr relevant an.
@stevenvh, obwohl ich die Hypothese nicht unterstütze, sind 4 mA wahrscheinlich niedrig genug, um nur eine vernachlässigbare Lichtmenge zu erzeugen, und 20 mA sind voll eingeschaltet. Das 4-20-mA-System verwendet die 4 mA, um zu wissen, dass das Kabel noch angeschlossen ist. Ein leichtes Leuchten auf der anderen Seite könnte wahrscheinlich verwendet werden, um zu erkennen, dass noch etwas Bais vorhanden ist. Das ist wahrscheinlich nicht der Grund, aber es unterhält mich.
Ich habe gerade eine 4-mA-Stromquelle gesteckt und eine meiner vielleicht > 20 Jahre alten roten LEDs eingesteckt. @kortuk Ich kann es nicht als leichtes Leuchten bezeichnen, es ist eine sehr gut sichtbare rote Kontrollleuchte. Mit einem parallel geschalteten 470-Ohm-Widerstand bleibt nur noch ein leichtes Glimmen. Wenn ich die Stromquelle auf 20mA einstelle, hat der 470 Ohm Widerstand kaum eine Wirkung. Mythos gesprengt? ;Ö)
@jippie Was ist der Helligkeitsunterschied, können Sie ihn mit einer Fotodiode, einem LDR oder einem Fototransistor leicht erkennen. Sie haben es auf Mythbusters-Niveau gesprengt, aber machen wir das für die Wissenschaft, nicht für Mythbusters. Ich habe, was ich bei der Arbeit brauche, um das nächste Woche zu testen, falls nötig.
@jippie, ich habe Bücher über EE-Geschichte gekauft und eines davon hat mir besonders gut gefallen, ich finde es interessant, aber diese Diskussion ist wahrscheinlich besser für historische Forschung geeignet, würden Sie nicht zustimmen?
Ich stimme zu. Wie bereits erwähnt, hatte ich auf eine einfache physikalische Erklärung gehofft.

Antworten (1)

Ich glaube, der Grund liegt in der thermischen Sperrschichttemperatur für Standardformfaktoren. Einige Anbieter werden den maximalen Strom für Umgebungen über einer bestimmten Temperatur korrekt herabsetzen.

Epoxid eignet sich hervorragend als Isolator, und ein 50-µm-Golddraht wird von einem oberen Pad auf dem LED-Chip mit dem Anodenanschluss verbunden (geschweißt), um nicht viel Licht zu blockieren. Die Chips verwenden jetzt transparente Substrate, sodass fast 50 % aus dem metallischen Reflektorbecher stammen. Wie ich getestet und verifiziert habe, ist dies ein erheblicher Wärmeleiter für den Chip. Der Hersteller kann jedoch nicht vorschreiben, dass Benutzer dies an einen großen Kühlkörper der Erdungsebene anschließen müssen, um mit höherem Strom betrieben zu werden, da andere Zuverlässigkeitsrisiken auftreten können, sodass der Industriestandard von 20 mA für 5-mm-LEDs konstant ist.

Diese Kathodenbecherverbindung ist bei fast allen 5-mm-LEDs konsistent, aber nicht ganz. Ich möchte hinzufügen, dass es beim Löten von Hand wichtig ist, beim Löten der Kathode 3 Sekunden nicht zu überschreiten, da dies DER primäre Wärmepfad zum Chip ist, aber die meisten Anbieter werden dies nicht zugeben und die meisten Leute löten diese nicht von Hand. Sie definieren eine Sperrzone als 5 mm unterhalb der Basis der LED als lötfreie Zone, um einen Zeitpuffer für die Temperatur zu ermöglichen. fließen, aber ich erspare Ihnen die Details. Außerdem haben die meisten Benutzer nicht für jede LED eine Masseebene, insbesondere bei einseitigen Platinen oder LEDs in Reihe.

Die 3-mm-LEDs, die mit denselben 20 mA spezifiziert sind, haben möglicherweise einen kleineren Chip und eine höhere Stromdichte, aber auch einen dünneren Epoxid-Isolator zur Umgebung. Die Sperrschichttemperatur ist also nicht viel anders.

5-mm-IR-LEDs wurden entwickelt, um so viel IR in diese TV-Fernbedienungen zu pumpen, dass die Reichweite und die Batterielebensdauer verlängert werden. Sie laufen auch mit einer niedrigeren Spannung und sind daher oft auf 50 bis 75 mA oder einen Impuls von > = 100 mA spezifiziert.

Übrigens können Sie die Sperrschichttemperatur verbessern, indem Sie große Kupferpads für die Kathode verwenden oder die Masseebene verwenden.

Die meisten LEDs sind auf 20 mA ausgelegt, da dies auf die Stromdichte im Chip und nicht auf die Größe des Epoxids zurückzuführen ist. Das Epoxid hat einen großen thermischen Widerstand. Bei einem Spannungsabfall von 3,2 V werden Geräte für Umgebungen über Raumtemperatur herabgesetzt, abhängig von den Annahmen für Wärmewiderstand und Rja. Da das Gehäuse keine Wärmeleitfähigkeit im Gehäuse hat, außer über den So, sind die 20 mA aufgrund des Anstiegs der Sperrschichttemperatur begrenzt. Die Anode hat einen gebondeten Golddraht und ist so dünn (<50 µm), dass sie auch einen hohen thermischen Widerstand hat. Damit bleibt die Kathode, die den metallischen Reflektorbecher hat, der den geringsten thermischen Widerstand hat.

Beachten Sie, dass alle LEDs bei Nennstrom und bei 25 ° C spezifiziert sind und wenn Sie darüber arbeiten, müssen Sie Ihren Strom irgendwann unter die maximale Umgebungsspezifikation reduzieren. Aus Gründen der Branchenkonsistenz ändert sich die 20-mA-Spezifikation nicht, aber verschiedene ODMs können ihre Paketzuverlässigkeit verbessern, indem sie sagen, dass sie ein leicht unterschiedliches If- vs. Ta-Profil zulassen können. Anstatt also die 25-°C-Spezifikation zu ändern, ändern sie diese Derating-Kurve.

Warum sind 5-mm-LEDs immer für 20 mA ausgelegt?
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