Leds: Dimmung steigert Effiziens und Lebensdauer??

[java97]

Moin,
Ich habe mir gerade ein paar Leistungsdaten von High-Power Leds auf leds.de angesehen.
Stimmt es, dass LEDs im gedimmten Betrieb sogar mehr lm/W erzeugen als bei voller Strom-Auslastung?
Und die Lebensdauer steigt dadurch auch?

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Das stimmt nur für analog gedimmte LEDs, also wenn auch tatsächlich der Strom geändert, und nicht nur per PWM der Strom zwischen 0 und 100 % geschaltet wird.

Leider dimmen so gut wie alle (wenn nicht gar alle) aquaristischen Controller nur per PWM. Lediglich die hier für den Selbstbau ab und an vorgeschlagenen Meanwell-Netzteile dimmen tatsächlich analog.

Grüße
Robert

 

[TilmanBaumann]

Falsch.
PWM steigert durchaus die Effizienz.
Die Lebensdauer ist im wesentlichen durch die thermische Belastung bestimmt. Die geht bei PWM runter weil die im Mittel weniger Strom fließt.
Die Effizienz nimmt aber bei hohem Strom zu.
Aus diesem Grund kann es sich sogar anbieten LED anstatt mit dem nominellen maximal Strom zu betreiben, sie stattdessen mit dem maximal zugelassenen Spitzenstrom und dafür per PWN gedimmt zu betreiben.

Analoges Dimmen ist auch aus anderen gründen eine spektakulär dumme Idee. Macht das überhaupt jemand?
Habe ich bei LED noch nie gesehen. Die dimmkurve ist komplett unlinear und irgendwann geht die Lichtleistung in den Keller aber es fließt immer noch Strom.

PWM ist ganz klar der Plan.

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

PWM steigert durchaus die Effizienz.

Falsch. Die Effizienz ist abhängig von der Chip-Temperatur und der Bestromung, wobei die Temperatur eher zweitrangig ist. Nehmen wir mal eine Cree XP-L im V6-Bin. Die macht bei 1500 mA und 25 °C Chiptemperatur rund 736 Lumen (155 lm/W), bei 85 °C Chiptemperatur noch 650 Lumen (142 lm/W)

Die Effizienz nimmt aber bei hohem Strom zu.

Falsch. Die Effizienz fällt mit wachsender Bestromung. Das erkennt man (naja, du wohl eher nicht…) an der konkaven Krümmung des "Relative Flux vs. Current (TJ = 85 °C)"-Verlaufs (siehe Datenblatt Seite 6). Unsere erwähnte XP-L V6 erreicht bei 350 mA 184 lm/W, bei 700 mA 167 lm/W, bei 1500 mA 142 lm/W und bei 3000 mA, ihrem Maximalstrom, noch lediglich 110 lm/W, also nur noch 60 % der Effizienz bei 350 mA – alle Werte bei 85 °C Chiptemperatur.

Analoges Dimmen ist auch aus anderen gründen eine spektakulär dumme Idee.

Falsch. Spektakulär dumm sind hier höchstens deine Einlassungen. Schon die Entscheidung, bei welchem Strom man die LED nun laufen läßt, ist bereits eine Art Dimmung.

Macht das überhaupt jemand?

Ja, ich.

Die dimmkurve ist komplett unlinear und irgendwann geht die Lichtleistung in den Keller aber es fließt immer noch Strom.

Ich benutze deine Worte: Eine spektakulär dumme Behauptung. Das einzige, was man nicht machen sollte, eine High-Power-LED dauerhaft bei sehr niedrigen Strömen im Milliampere- oder Sub-Milliampere-Bereich zu betreiben. das mögen High-Power-LEDs nicht. Da gibt's irgendwo ein Paper von Osram, das ich jetzt auf die Schnelle nicht finde.

(Alle Daten aus dem XP-L-Datenblatt)

In diesem Sinne,
Robert

 

[TilmanBaumann]

Grumpf. Muss ich jetzt echt Datenblätter lesen? Der Effekt ist an sich allgemein bekannt und mir war nicht bekannt ob der bei allen LED gleich auftritt oder Typenspezifisch groß unterschiedlich ist. Auf den ersten Blick hast du recht. Aber jetzt will ich es aber auch wissen.

In diesem Sinne bis dahin
s/dumm/umstrittenen/

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Der Effekt ist an sich allgemein bekannt und mir war nicht bekannt ob der bei allen LED gleich auftritt oder Typenspezifisch groß unterschiedlich ist.

Die XP-L habe ich nur deshalb als Beispiel herangezogen, weil sie die meines Wissens aktuell wirkungsgradstärkste weiße LED von Cree ist. Ich aber kenne keine LED, bei der der Lichtstrom-vs.-Strom-Verlauf nicht konkav gekrümmt wäre. Alle mir bekannten LEDs (und ich habe hier zuhause LEDs von Osram, Philips, Nichia und Seoul im Einsatz) verhalten sich so wie von mir beschrieben. Bei wachsendem Strom rekombinieren Elektronen und Löcher zunehmend ohne Licht abzugeben. Warum das so ist, ist derzeit eines der großen Rätsel bei der Lichterzeugung durch Halbleiter.

Grüße
Robert

 

[TilmanBaumann]

Ich habe mal meinen großen Bruder Google zu dieser alten Elektriker-Weisheit befragt.
Stellt sich raus. Ich hatte es tatsächlich falsch verstanden. Die Effizienz erhöht ich durch PWM mit höherem Strom nicht. (Nimmt wie du schon erwartet hast eher ab)
Es gibt einen Effekt in der wahrgenommen Helligkeit. Weil das Auge halt keinen sauberen Integral macht sondern sich an den Spitzen irgendwie orientiert. Aber wir wollen ja nicht das Auge bescheissen sondern mehr "echte" Lumen raus bekommen.
Und Lumen als physikalische Einheit gehen natürlich linear mit dem duty cycle runter. Hier gibt es keinen Gewinn.

Ich hatte mir den Effekt damals falsch hergeleitet und Jahre lang scheiße erzählt. :/

Robert hat recht.

Hier gibt es mehr Hintergrund. Ich habe nicht alles gelesen. Sobald klar war das es sich beim PWM Overdrive um einen reinen Effekt des menschlichen Auges handelt musste ich nicht weiter lesen.
http://bryanduxbury.com/2013/12/02/over-driving-leds-for-brightness/
http://www.candlepowerforums.com/vb/showthread.php?179765-LED-perceived-brightness-and-efficiency-linear-vs-PWM-control
http://www.candlepowerforums.com/vb/showthread.php?70073-Constant-Current-vs-PWM-dimming-Revealed

PS: Hust. Deine Signatur passt.

 

[Mandocello]

Hallo Robert,

meines Wissens werden die Mindestströme angegeben, weil die Lichtströme bei niedrigen Strömen immer stärkeren Exemplarstreuungen unterliegen und dann keine sinnvoll tolerierte Spezifikation mehr zulassen. Aber dass es da einen Schädigungsmechanismus gibt?? Wäre interessant.

Grüße
Uwe

 

[java97]

Moin,

Das einzige, was man nicht machen sollte, eine High-Power-LED dauerhaft bei sehr niedrigen Strömen im Milliampere- oder Sub-Milliampere-Bereich zu betreiben. das mögen High-Power-LEDs nicht.

Das entspräche dann einer in etwa wie starken dauerhaften Dimmung von weit >90% und hätte in der Praxis eigentlich keine Relevanz??

 

[Wuestenrose]

Morgen…

Nein, wenn dieser Betriebszustand nur wenige Minuten anhält und die LED sonst bei normalen Strömen läuft, macht ihr das nix aus.

Ich muß mich mal auf die Suche nach dem Paper machen...


Grüße
Robert

 

[java97]

Hi,
Danke.
Ich frage deshalb weil ich meine geplante LED-Beleuchtung dauerhaft auf ca. 30% und 70% gedimmt (mit zusätzlichen Auf- und Untergängen) betreiben möchte.

 

[Wuestenrose]

Servus…

Ich bin mir nicht mehr sicher... Das einzige, was ich bisher gefunden habe, ist dieser Hinweis in einem Datenblatt: "Do not use current below 100 mA".

Betrachte also meine Warnung mit Vorsicht, ich habe bislang keine Bestätigung dafür gefunden, daß LEDs Schaden bei sehr niedrigen Strömen nehmen.

Grüße
Robert

 

[Mandocello]

Hallo Volker,

kein Problem, das ist ganz normales LED-Leben. Es geht um viel kleinere Ströme. Lass mal den Robert das Paper finden, bevor wir hier orakeln. Es gibt bei machen Schaltungen so Effekte, dass die LEDs z.B. durch kapazitive Einkopplung im ausgeschalteten Zustand so ein klein wenig herumflowmern. Das wäre dann u.U. der Lebensdauer abträglich. Ich bin gespannt.

Grüße
Uwe

edit: Da war der Robert gerade schneller.

 

[java97]

Hallo Uwe und Robert,
Alles klar. Vielen Dank erst mal an euch zwei!

 

[Mandocello]

Hallo miteinander,

habe noch etwas Entlastendes gefunden.
Das interessante Statement von einem Osram-Mitarbeiter steht ganz unten, Post vom 14.03.2013, 14:09

Grüße
Uwe