LED nach relativ kurzem Betrieb deutlich schwächer

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Servus allen Lesern,

ich baue hin und wieder einmal das ein oder andere einfache beleuchtungstechnische Gerät mit Hilfe von weißen LEDs. Bisher griff ich da noch immer auf Standard-5-mm-Modelle zurück.

Dabei habe ich immer wieder eine merkwürdige Entdeckung gemacht:
Im Laufe der Betriebszeit (so in der Drehe von schätzungsweise höchstens 2000 Stunden) wurde die Lichtstärke immer schwächer. Dies liegt aber nicht an der direkten alterungsbedingten Lichtabschwächung. Statt dessen kann ich eindeutig eine wesentlich geringere Betriebsspannung messen. Daraus folgend gehe ich von geringerem Stromfluss aus, welcher logischerweise mit weniger Lichtemission gekoppelt ist… Aber wie kann das denn sein? Ich benutze die ganze Zeit dasselbe Netzteil. An meinem Computer, wo ich eine einzelne LED als Frontschnittstellenbeleuchtung verwende, herrscht auch definitiv immer das gleiche Versorgungsspannungsniveau und der Vorwiderstand ist noch immer der gleiche.
Trotzdem sinkt einfach im Laufe der Zeit die Flussspannung ab. Anfangs waren es immer um die 3,2 bis 3,3 V. Zuletzt konnte ich nur noch 2,9 bzw. 3,14 V messen… Woran kann das liegen?
Bei meiner Wandleuchte kommt ein unstabilisiertes Netzeil zum Einsatz, welches vorher zum Handy-Aufladen diente. Wenn man davon ausginge, die LED würde dunkler, weil sie höheromig wird, müsste doch infolge geringeren Stromflusses die Betriebsspannung eher steigen?

Ich bin ratlos und überfragt. Bitte helft mir auf die Sprünge.

MfG Otsego

#2

Hallo Otsego

Statt dessen kann ich eindeutig eine wesentlich geringere Betriebsspannung messen. Daraus folgend gehe ich von geringerem Stromfluss aus, welcher logischerweise mit weniger Lichtemission gekoppelt ist.

Das mit dem geringeren Stromfluss ist ein Fehlschluss.

Wenn die Spannung über Diode + Widerstand unverändert ist, der Spannungsabfall über die Diode aber geringer geworden ist, dann ist der Spannungsabfall über den Widerstand größer geworden. Das ergibt aber nach dem von Herrn Ohm erlassenen Gesetz einen größeren Strom.

Ich vermute, dass Du die Dioden entweder mit einem zu hohen Strom betreibst oder sie sich in einer thermisch ungünstigen Umgebung befinden. Die Dioden werden einfach zu warm und dadurch sinkt dauerhaft ihr Wirkungsgrad.

Gruß merimies

#3

Solche Annahmen flogen mir auch schon durch den Kopf… Aber an dieser Stelle muss ich zugeben, dass bei der Wandleuchte kein Vorwiderstand zum Einsatz kam. Ich habe Strom und Spannung gemessen und es hat so gut gepasst, dass ich einfach keine Lust hatte, sinnlos Leistung zu verheizen.
Wenn hier nun aber die Spannung geringer geworden ist, würde das doch bedeuten, dass mehr Stromfluss die Begründung für eine entsprechende Betriebspunktverlagerung ist. Die Stromstärke ist aber unverändert, wie am Anfang 0,36 A für die 18 parallelen LEDs. Das bedeutet, die Strombelastung pro LED ist mit 20 mA eigentlich optimal.
Eine besonders schlechte Wärmeabfuhr besteht auch nicht. Die 16 verbauten Dioden haben jeweils ca. 2 cm Platz zwischeneinander und im Gehäuse ist noch sehr viel Freiraum…

#4

Hallo Fragewurm,

Aber
an dieser Stelle muss ich zugeben, dass bei der Wandleuchte
kein Vorwiderstand zum Einsatz kam. Ich habe Strom und
Spannung gemessen und es hat so gut gepasst, dass ich einfach
keine Lust hatte, sinnlos Leistung zu verheizen.

WIE genau hast du den Strom gemessen?

Wenn du dein Amperemeter dazwischen schaltest, hast du einen Vorwiderstand drin.

MfG Peter(TOO)

#5

Hallo Otsego

… Aber an dieser Stelle muss ich zugeben, dass bei der Wandleuchte kein Vorwiderstand zum Einsatz kam. Ich habe Strom und Spannung gemessen und es hat so gut gepasst, dass ich einfach keine Lust hatte, sinnlos Leistung zu verheizen… Die Stromstärke ist aber unverändert, wie am Anfang 0,36 A für die 18 parallelen LEDs.

  1. Es würde mich interessieren, wie Deine Stromquelle im Detail aufgebaut ist, denn wenn die Spannung niedriger geworden ist, der Strom aber gleich geblieben ist, verhält sich die Stromquelle irgendwie ungewohnt.

  2. wenn Du die LEDs ohne Einzelwiderstände parallelgeschaltet hast, wie erreichst Du denn dann eine gleichmäßige Stromverteilung über die Dioden? Da die Flussspannungen der LEDs gewissen, wenn auch geringen Exemplarstreuungen unterworfen sind, auf Grund der steilen Strom-/Spannungskennlinie einer LED ein geringer Unterschied in der Spannung aber schon einen großen Unterschied im Strom ausmacht, sollte man erwarten, dass einige Dioden im Set nicht voll ausgelastet sind, einige andere aber schon überlastet.

Das alles erscheint mir höchst merkwürdig.

Gruß merimies

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#6

Wenn du dein Amperemeter dazwischen schaltest, hast du einen
Vorwiderstand drin.

Das halte ich für übertrieben… Das zur Strommessung eingesetzte Multimeter hat im Strommesspfad einen vernachlässigbar kleinen Widerstand. Ich habe mir das Prinzip nämlich angesehen. Und zwar wird der Strom einfach nur durch einen sehr dicken Draht durchgelassen. Die wenigen µV oder vielleicht mV, welche daran abfallen, werden gemessen und durch den bekannten geringen Widerstand ein Strom ermittelt…

#7

Hallo Fragewurm,

Hast du im 10A-Bereich gemessen oder hast du eines welches einige 1’000€ kostet ?

Gib mal dein genaues Modell, den Link zu den technischen Daten und den verwendeten Messbereich an.

Normalerweise musst du mit 0.2 bis 1V Spannungsabfall (Fullskale) am Messgerät rechnen.

MfG Peter(TOO)

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#8

Hallo Peter

Normalerweise musst du mit 0.2 bis 1V Spannungsabfall (Fullskale) am Messgerät rechnen

nicht, wenn er statt eines Digitalmessgerätes ein Drehspul-Messgerät benutzt. Da kommt er mit 50µV schon hin - die Erwähnung des „dicken Drahts“ (Shunt) bringt mich auf diese Vermutung.

Gruß merimies

#9

Hallo merimies,

Normalerweise musst du mit 0.2 bis 1V Spannungsabfall (Fullskale) am Messgerät rechnen

nicht, wenn er statt eines Digitalmessgerätes ein
Drehspul-Messgerät benutzt. Da kommt er mit 50µV schon hin -
die Erwähnung des „dicken Drahts“ (Shunt) bringt mich auf
diese Vermutung.

Kann auch nur der Shunt für den 10A oder 20A Bereich sein, den er gesehen hat.

Deshalb habe ich ja nach dem verwendeten Messgerät gefragt.

Du weisst ja: Wer misst, misst Mist.

Ich habe hier auch noch ein altes Transistorisiertes Analogmeter. Das hat im 30mA-Bereich maximal 12mV Spannungsabfall.

MfG Peter(TOO)
P.S. eigentlich sind wir ja hier nicht bei Wer-Ratet-Was :wink:

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#10

… dass bei der Wandleuchte
kein Vorwiderstand zum Einsatz kam. Ich habe Strom und
Spannung gemessen und es hat so gut gepasst, dass ich einfach
keine Lust hatte, sinnlos Leistung zu verheizen.

Eine besonders schlechte Wärmeabfuhr besteht auch nicht. Die
16 verbauten Dioden haben jeweils ca. 2 cm Platz
zwischeneinander und im Gehäuse ist noch sehr viel Freiraum…

Hallo Otsego,
Parallelschaltung ohne Vorwiderstand!!.. da haben wir doch schon das Problem.
Mehrere LED’s haben niemals exakt die gleiche Kennlinie.
In Deinem Fall ist es so, dass eine (oder einige) LED’s eine etwas geringere Brennspannung hatten. Dein Netzteil liefert aber mehr als 1/4 Ampere Strom. Diese wenigen Dioden nehmen nun einen zu hohen Strom auf und durch die übertriebene Verlustleistung veränderte sich der Halbleiter. Er selbst leuchtet durch den Schaden nun mit einer geringeren Helligkeit, nimmt aber durch den mittlerweile noch höher gewordenen Stromfluß den intakten LED’s etwas Spannung weg, wodurch diese nun auch schwächer leuchten.
Wenn Du die einzelnen LED’s berühren kannst, wirst Du feststellen, dass eine, oder einige warm werden.
Fazit: Es ist nicht möglich, ohne Schaden mehrere LED’s ohne Vorwiderstände parallel zu schalten!
Gruß, Edi