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IR Leichtdioden Ausfallmechanismus

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elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - IR Leichtdioden Ausfallmechanismus

Hans Müller
Guest

Sat Jan 28, 2012 12:33 pm   



Moin,

mir ist ein roomba 560 Staubsauger zugelaufen, der sich nur noch im Kreis dreht.
Das ist, wie in einschlägigen Foren nachlesbar, ein gängiger Fehler.
Die Sensoren hinter der Schürze (die ein Fahren an einen Gegenstand erkennen) sind als gekapselte Gabellichtschranken ausgeführt.
Diese sollten meiner Meinung nach das "ewige" Leben haben.
Die Poster in den Foren berichten nun, das ganz häufig die IR LEDs ausfallen, nie die Photodioden/-Transistoren.
Gut kann man das mit einem Digitalphotoapparat sehen, wenn man die Sensoren für links und rechts gleichzeitig ablichtet,
eine der beiden LEDs ist dann merklich dunkler.
Häufig sollen die Geräte nach gut einem Jahr - entsprechend ca. 200h Betriebszeit sterben.

Sind IR LEDs so ausfallgeplagt ?

Ich könnte mir nur vorstellen, daß der Hersteller eine große Charge Ausschuß gekauft hat und verbaut oder
die Dioden mit einem zu hohen Strom betrieben werden und diese deshalb so oft sterben.

Ausgetauschte Dioden sollen auch relativ bald wieder nachlassen.
Ich vermute deshalb mal eine auf Kante genähte Schaltung.


Gruß

Hans

Newdo
Guest

Sat Jan 28, 2012 1:43 pm   



Optokoppler rangieren bei einer Ausfallanalyse meistens ganz weit oben...

- Udo

Hans Müller
Guest

Sat Jan 28, 2012 5:32 pm   



Nun habe ich die beiden Sensoren zerlegt - und siehe: Eine von den beiden in Serie geschalteten LEDs ist im Photoapparat
nicht mehr sichtbar, die andere schon.

Fallen IR LEDs so häufig aus ?

Gruß,

Hans

Rafael Deliano
Guest

Sat Jan 28, 2012 5:57 pm   



Quote:
Eine von den beiden in Serie geschalteten LEDs ist im Photoapparat
nicht mehr sichtbar, die andere schon.

Vermutlich sind sie parallel geschaltet ...

Quote:
Fallen IR LEDs so häufig aus ?

Komplettausfall ist typisch wenn Bonddraht abgeht.
Das war in den 80ern bei den alphanumerischen LED-Displays des Rockwell
AIM65 gängiger Serienfehler. Auch Ersatztypen hielten nur begrenzt
durch. Unabhängig ob man original HP oder Litronix nachkaufte.

Quote:
Gabellichtschranken

Reflexlichtschranke ?

Die Notwendigkeit zu viel Licht ist bei Reflexlichtschranke meist
höher als bei Gabellichtschranken ( soweit diese nicht hohen Abstand
haben ).

IR-LEDs die gegen Tageslicht ankommen sollen werden typisch gepulst
und z.B. 5mm Typen mit bis zu 1Ampere kurzzeitig betrieben.
Wenn das nicht reicht verwendet man mehrere LEDs.
Offensichtlich fällt im LED in solchen Anwendungen Verlustleistung
an. Wenn z.B. bei Fahrt in die andere Richtung ein Satz LEDs nicht
betrieben wird um Strom zu sparen dann ergeben sich auch dauernde
Temperaturzyklen kalt/warm im LED.

Letztlich ist die Frage ohnehin nur: ist die Bauform gängig, sodaß
man bequem reaprieren kann ?
Die LED-Displays im AIM65 waren z.B. gesockelt ...

MfG JRD

Waldemar Krzok
Guest

Sat Jan 28, 2012 6:06 pm   



Hans Müller wrote:

Quote:
Nun habe ich die beiden Sensoren zerlegt - und siehe: Eine von den beiden
in Serie geschalteten LEDs ist im Photoapparat nicht mehr sichtbar, die
andere schon.

Fallen IR LEDs so häufig aus ?

Eigentlich nicht, es sei denn, sie werden volle Kanne betrieben, ohne
geeignete Kühlung. Die LEDs haben, je nach Type, Imax zwischen 50 und 100mA.
Sie gelten aber nur bei geeigneter Kühlung. Auch wenn es nur 80 bis 160mW
sind, eine LED in Kunstofffassung und appen Beinen gibt dann schnell den
Löffel ab. Versuche mal die LEDs durch welche mit höherer Effektivität und
drehe den Strom herunter. Wenn es geht, auch die Beine dran lassen. Kleine
Kühlkörper sind besser, als gar keine.

Waldemar
--
My jsme Borgové. Sklopte ¨títy a vzdejte se. Odpor je marný.

Hanno Foest
Guest

Sat Jan 28, 2012 6:17 pm   



Am 28.01.2012 17:32, schrieb Hans Müller:

Quote:
Fallen IR LEDs so häufig aus ?

Eigentlich nicht. Serienfehler vermutlich. Ich kann mich gar nicht
erinnern, wo mir das letzte Mal im Normalbetrieb versterbende LEDs egal
welcher Sorte untergekommen sind. Ausnahme: Die Thin Clients auf der
Arbeit, die Gehäuse für die VIA EPIA Boards haben eine blaue LED als
Betriebsanzeige und die ist schon bei einigen davon kaputt. Und dabei
sind die noch nicht mal sonderlich hell. Mein aktueller Desktop hat
dagegen eine blaue LED, die heller ist als so manches Nachtlicht.

Hanno

Hanno Foest
Guest

Sat Jan 28, 2012 6:20 pm   



Am 28.01.2012 18:06, schrieb Waldemar Krzok:

Quote:
Die LEDs haben, je nach Type, Imax zwischen 50 und 100mA.
Sie gelten aber nur bei geeigneter Kühlung. Auch wenn es nur 80 bis 160mW
sind, eine LED in Kunstofffassung und appen Beinen gibt dann schnell den
Löffel ab.

Es ging um Gabellichtschranken. Ich denke, die brauchen deutlich weniger
Saft.

Quote:
Wenn es geht, auch die Beine dran lassen. Kleine
Kühlkörper sind besser, als gar keine.

Sicher? Ich hätte jetzt gedacht, kurz eingelötet ist der Wärmewiderstand
zur Platine geringer, und daß diese der bessere Kühlkörper ist.

Hanno

Waldemar Krzok
Guest

Sat Jan 28, 2012 6:42 pm   



Hanno Foest wrote:

Quote:
Am 28.01.2012 18:06, schrieb Waldemar Krzok:

Die LEDs haben, je nach Type, Imax zwischen 50 und 100mA.
Sie gelten aber nur bei geeigneter Kühlung. Auch wenn es nur 80 bis 160mW
sind, eine LED in Kunstofffassung und appen Beinen gibt dann schnell den
Löffel ab.

Es ging um Gabellichtschranken. Ich denke, die brauchen deutlich weniger
Saft.

Gabel- oder Reflexions-LS? GabelLS haben meistens Imax von 5-10mA.

Quote:
Wenn es geht, auch die Beine dran lassen. Kleine
Kühlkörper sind besser, als gar keine.

Sicher? Ich hätte jetzt gedacht, kurz eingelötet ist der Wärmewiderstand
zur Platine geringer, und daß diese der bessere Kühlkörper ist.

Nö. Die Beleuchtungslampen mit LEDs haben meistens die Beine lang und dazu
noch einen Lüfter.

Waldemar

--
My jsme Borgové. Sklopte ¨títy a vzdejte se. Odpor je marný.

Hans Müller
Guest

Sat Jan 28, 2012 6:46 pm   



So, nun habe ich das Dingen komplett zerlegt und die Schaltung in dem
Teil analysiert. Ist simpel, wie erwartet; die beiden LEDs gehen in Serie
mit 100Ohm gegen +5V. Das macht bei einer gemessenen Schwellspannung von
1,1V pro Diode 28mA Strom. Klingt für mich nach einer zweckmäßigen Auslegung
Das sind ~30mW pro Diode, das sollten die auf ihrer Platine im Gehäuse der Lichtschranke
problemlos vertragen - oder ?
Seltsamerweise haben beider Dioden bei 9mA eine Schwellspannung von 1,1 V, eine leuchtet
die andere ist absolut finster. Bei einer Überhitzung würde ich ein Durchlegieren mit
danach erfolgendem Kurzschluß erwarten, aber normale Schwellspannung und keine optische
Emission - seltsam.

Hat jemand vielleicht mal ähnliches gesehen ?

Ich tausche die Dioden mal beider gegen neue CQX48 aus, die passen mechanisch genau und sind
von den elektrischen Daten her mit Imax 100mA passend erscheinend.

Gruß
Hans

Hanno Foest
Guest

Sat Jan 28, 2012 7:36 pm   



Am 28.01.2012 18:42, schrieb Waldemar Krzok:

Quote:
Sicher? Ich hätte jetzt gedacht, kurz eingelötet ist der Wärmewiderstand
zur Platine geringer, und daß diese der bessere Kühlkörper ist.

Nö. Die Beleuchtungslampen mit LEDs haben meistens die Beine lang und dazu
noch einen Lüfter.

Da sind wir aber bereits im Wattbereich, und daß Zwangsbelüftung besser
kühlt als per Draht auf Pertinax dürfte klar sein.

Hanno

Waldemar Krzok
Guest

Sat Jan 28, 2012 11:44 pm   



Hanno Foest wrote:

Quote:
Am 28.01.2012 18:42, schrieb Waldemar Krzok:

Sicher? Ich hätte jetzt gedacht, kurz eingelötet ist der Wärmewiderstand
zur Platine geringer, und daß diese der bessere Kühlkörper ist.

Nö. Die Beleuchtungslampen mit LEDs haben meistens die Beine lang und
dazu noch einen Lüfter.

Da sind wir aber bereits im Wattbereich, und daß Zwangsbelüftung besser
kühlt als per Draht auf Pertinax dürfte klar sein.

Nun ja, die Beine sind schon besserer Kühlkörper als Pertinax. Für kleine
Lämpchen, wo ich die Beine abschneiden mußte hatte ich doppelseitig 70µm
Kupfer gehabt. Sie waren trotzdem heißer, als auf 35µm einseitig plus 10mm
Beine. (alles ohne Zwangskühlung)

Waldemar

--
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Thomas Stegemann
Guest

Sun Jan 29, 2012 11:11 am   



Quote:
So, nun habe ich das Dingen komplett zerlegt und die Schaltung in dem
Teil analysiert. Ist simpel, wie erwartet; die beiden LEDs gehen in Serie
mit 100Ohm gegen +5V. Das macht bei einer gemessenen Schwellspannung von
1,1V pro Diode 28mA Strom. Klingt für mich nach einer zweckmäßigen
Auslegung

Das scheint mir für eine Gabellichtschranke deutlich zu viel!
Ich habe mal kurz nachgeguckt: Ich betreibe dort 8 LTH301 in Reihe mit
120 Ohm Vorwiderstand an 12 V. Das macht etwa 12 mA. Das ist auf jeden
Fall ausreichend! Die LEDs laufen bereits seit Jahren ohne Ausfälle.

Quote:
Das sind ~30mW pro Diode, das sollten die auf ihrer Platine im Gehäuse
der Lichtschranke
problemlos vertragen - oder ?

Ich würde den Vorwiderstand lieber vergrößern. Vielleicht mal 220 Ohm
probieren.

Quote:
Seltsamerweise haben beider Dioden bei 9mA eine Schwellspannung von 1,1
V, eine leuchtet
die andere ist absolut finster. Bei einer Überhitzung würde ich ein
Durchlegieren mit
danach erfolgendem Kurzschluß erwarten, aber normale Schwellspannung und
keine optische
Emission - seltsam.

Hat jemand vielleicht mal ähnliches gesehen ?

Naja, wenn man normale LEDs mit Überstrom betreibt, ändern sie schonmal
ihre Farbe. Grüne LEDs, die deutlichen Überstrom gesehen haben, leuchten
danach dauerhaft gelbstichig und dunkler. Da scheint sich also auch was
an der internen Halbleiterstruktur zu verändern.
Warum nicht auch bei den IR-LEDs?

Quote:
Ich tausche die Dioden mal beider gegen neue CQX48 aus, die passen
mechanisch genau und sind
von den elektrischen Daten her mit Imax 100mA passend erscheinend.

Viel Erfolg!


Gruß
Thomas

Matthias Weingart
Guest

Mon Jan 30, 2012 4:10 pm   



Thomas Stegemann <master_no_spam_stege_at_web.de>:

Quote:
So, nun habe ich das Dingen komplett zerlegt und die Schaltung in dem
Teil analysiert. Ist simpel, wie erwartet; die beiden LEDs gehen in Serie
mit 100Ohm gegen +5V. Das macht bei einer gemessenen Schwellspannung von
1,1V pro Diode 28mA Strom. Klingt fr mich nach einer zweckm„áigen
Auslegung

Das scheint mir fr eine Gabellichtschranke deutlich zu viel!
Ich habe mal kurz nachgeguckt: Ich betreibe dort 8 LTH301 in Reihe mit
120 Ohm Vorwiderstand an 12 V. Das macht etwa 12 mA. Das ist auf jeden
Fall ausreichend! Die LEDs laufen bereits seit Jahren ohne Ausf„lle.

Optokoppler (bzw Gabellichtschranken) altern tatsächlich - weil die LED so
nach und nach immer weniger Licht abgibt. Sobald die auf so ca. 25% des
Ausgangswertes der Helligkeit gefallen ist, funktioniert (je nach
Dimensionierung) der Optokoppler nicht mehr. Normalerweise dauert sowas
etliche Jahre. Bei offenen Kopplern kommt auch noch Verschmutzung hinzu.
Üblich waren eigentlich immer max. 20mA für die da verwendeten LED's, 28mA
scheinen mir auch etwas zu hoch, damit altert die LED anscheinend schneller.
Was auch sein kann: Funkenentladungen. Teppiche können ja ganz schöne Funken
loslassen...

M.

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