LED Blitzlampe im UV-Bereich

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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amrosik
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Sa, 04.06.16, 04:09

Hallo LEDHelfer,


in diesem Forum gibt es irgendwie keinen Eintrag zum Thema Blitzlampen. Ist das mit LEDs eher weniger zu empfehlen?
Ist es möglich LEDs als Blitzlampen zu verwenden? Der einfachste Weg wäre, überdimensionierte Supercaps zu verwenden, die bis auf die maximale Durchlassspannung geladen werden. "Blitzen" macht aber nur Sinn, wenn die LEDs kurzfristig übersteuerbar sind, das ist ja der Witz am Blitz(en).

PS: Der Wellenlängenbereich sollte sich am besten im Bereich 230-290nm, oder etwa um die 470nm-480nm bewegen.
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Achim H
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Sa, 04.06.16, 08:19

Es ist durchaus möglich, Leds zu flashen. Der maximal zulässige Strom bei gepulstem Betrieb steht meist im Datenblatt zur jeweiligen Led. Mit welcher Frequenz die Led angesteuert werden muss und wie lang der Impuls sein darf (Duty: meist 1/10 der Freq.) steht dort ebenfalls.

Wenn das Licht im UV-Bereich abgestrahlt werden soll, braucht man eine UV-Led mit entsprechendem Spektralbereich.
230-290nm ist UV-C mit einem geringen Anteil UV-B (280-290nm).
Hier Powerleds mit reichlich Output zu finden dürfte etwas schwierig werden. Je kürzer die Wellenlänge, desto weniger Output ist möglich.

Entsprechende Leds wirst Du hier nicht finden.
Link zu Laser Components: UVB/UVC Leds.

Nur als Beispiel (die letzte Led im dort hinterlegten Datenblatt).
Hersteller: LG
Led: LEUVK11H00HF00
Multichip Led
Wellenlänge: 278nm
typ. Vorwärtsspannung: 31V
typ. Strom: 110mA
Leistungsaufnahme: 31V x 0,11A = 3,41W
Optische Strahlungsleistung: 50mW

Falls Du dort nachfragst, dann bitte auch nach dem Preis für 1 Led fragen. Der Preis würde mich mal interessieren.
Wahrscheinlich ist dieser so hoch, dass es richtig weh tun wird.

470-480nm ist nicht mehr UV, sondern ziemlich am Ende von blau, Anfang zu grün.
amrosik
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Sa, 04.06.16, 13:50

Genau, mir ist dann auch aufgefallen, dass die LEDs in diesem Bereich sehr rar sind, worauf ich mich dann auf Plan B (480nm) berufen habe. Ein Beispiel hier:

http://de.rs-online.com/web/p/products/8305088/[High Power LED, royal blue]

maximale Durchlassstrom liegt bei 1A, 10% duty cycle. Bei 1kHz sind das 0.1ms Pulsdauer, bei 1Hz sind das 0.1s Pusldauer. Im Datenblatt von der verlinkten LED steht was vonwegen 1kHz. Auf welche Frequenz bezieht sich die duty cycle Angabe, wenn da keine Frequenz angegeben ist?
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Achim H
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Sa, 04.06.16, 16:31

Auf welche Frequenz bezieht sich die duty cycle Angabe, wenn da keine Frequenz angegeben ist?

Das bezieht sich noch immer auf die 1kHz.

10% Duty --> anders ausgedrückt:
Bei 1kHz (1000Hz) blitzt die Led 1000mal in einer Sekunde, aber nur mit 10% Leuchtdauer. 90% der Zeit ist die Led aus.

Bei einem Blitzgerät blitzt die Blitzröhre nur 1mal.
Wenn Du mit einer Led ein Blitzgerät nachbauen willst, brauchst Du einen Monoflop.

Link zu Themt: 555 Monoflop inkl. Berechnung der Impulsdauer:
R1 = 9k1
C1 = 100nF
Impulsdauer = 0,001s
f = 1 / Impulsdauer

Geeignete Schaltung: Monoflop mit NE555 (ohne Startzyklus).
Der Transistor sollte 1000mA oder mehr schalten können, alternativ noch einen Leistungstransistor nachschalten.

Für die Berechnung des Vorwiderstand muss der Spannungsabfall über den Transistor (ca. 0,69V) mit einkalkuliert werden:
UB - Ud - 0,69V
--------------------- = Rvor [in Ohm]
Id [in Ampere]
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John.S
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Sa, 04.06.16, 17:07

amrosik hat geschrieben:Genau, mir ist dann auch aufgefallen, dass die LEDs in diesem Bereich sehr rar sind, worauf ich mich dann auf Plan B (480nm) berufen habe. Ein Beispiel hier:

http://de.rs-online.com/web/p/products/8305088/[High Power LED, royal blue]

maximale Durchlassstrom liegt bei 1A, 10% duty cycle. Bei 1kHz sind das 0.1ms Pulsdauer, bei 1Hz sind das 0.1s Pusldauer. Im Datenblatt von der verlinkten LED steht was vonwegen 1kHz. Auf welche Frequenz bezieht sich die duty cycle Angabe, wenn da keine Frequenz angegeben ist?
Wenn es Blau sein soll, dann doch eher zur XT-E greifen, die verträgt 1,5A Dauerstrom und mit kurzen Pulsen sollten 3A und mehr kein Problem sein. Ansonsten gibt es ja noch die Seoul SSC VIOSYS UV-A LEDs, die können mit bis zu 700mA Dauerstrom betrieben werden und strahlen dann 1250mW Strahlungsleistung bei 365nm ab.
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So, 05.06.16, 14:29

Hi amrosik,

im Bereich 365nm gibts auch welche hier im shop:
http://www.leds.de/Suche/UV
und zum großteil sogar auf Platine..
hab mal alle grob verglichen - da scheint die
NVSU233A-D1 (U365 Optical Power Typ 1,030mW)
die stärkste zu sein..
datenblatt: http://www.nichia.co.jp/specification/p ... 233A-E.pdf
gibt es mit Linse (60° 'NVSU233A-D1') oder ohne Linse (120°'NVSU233A').
im Datenblatt steht was von bis zu absolutes Maximum von 2000mA (Duty Ratio 10%)
bei Nichia selbst hab ich noch diese Entdeckt:
NVSU333A U365: Optical PowerTyp 3,640mW If 3,5A

sonnige grüße
stefan
amrosik
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Di, 07.06.16, 15:07

Danke dass Ihr nachgeschaut habt. Leider kann ich den Bereich um 360nm nicht verwenden. Entweder um die 260 oder um die 460. Also ich werde das Bauteil aus dem RS-Link, und den Royal Blue XT-E testen.

Noch eine Sache:
Kennt ihr LEDs um die 450-480nm, die ein schmales Frequenzband abstrahlen? Die XT-E, und auch die LED aus meinem Link haben beide ein FWHM von etwa 20nm. Wenn sich was mit 10nm finden lässt, dann wäre unter Umständen sogar kein Bedarf mehr, zu Blitzen, und man könnte etwas schwächere LEDs verwenden, die dann dauerstrahlen. Gibt es schmalbandige LEDs? Und wenn nein, lassen sich LEDs ohne große Verluste schmalbandig machen (z.B durch Kühlung mit Peltierelementen)?

Eine andere Möglichkeit wären Laser, die müssten aber bei 470nm liegen. Da gibts z.B. diese hier (leider bei etwa 450nm)

http://www.laserde.com/blauer-laserpoin ... aufen.html.

Die haben Kollimatoren drin, die man abschrauben kann. Eigentlich brauch ich nur den Stromregler, und die Diode. Der Kollimator stört, da ich großflächig bestrahlen will, und keinen Punkt. Unter Umständen muss da noch eine Linse rein, die den Abstrahlwinkel vergrößert.
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Di, 07.06.16, 18:33

mal kurz geschaut:
bei der Cree-XT-E royalblau gibts zumindest ein Binning was deinem Ziel nahe kommt:
http://www.leds.de/out/media/Cree_XT-E_ ... o,-266,436
Cree_XLamp_XT-E_LED_Data_Sheet_-_Cree_XT-E_Datenblatt_pdf_-_2016-06-07_18_59_59.png
Cree XT-E RoyalBlau Binnings
Cree_XLamp_XT-E_LED_Data_Sheet_-_Cree_XT-E_Datenblatt_pdf_-_2016-06-07_18_59_59.png (23.84 KiB) 11025 mal betrachtet
bei den LEDs wird es glaub ich sonst schon schwer genug überhaupt das passende Binning zu bekommen...
höchstens direkt bei Anfrage beim Hersteller...

bei Nichia im Bereich Laser gibts noch eins zwei sachen die vielleicht in die passende richtung gehen:
http://www.nichia.co.jp/en/product/laser.html
Single-Mode LD - NDB4216E (http://www.nichia.co.jp/specification/p ... 216E-E.pdf)
Nichia__NDB4216E-E_pdf_-_2016-06-07_19_11_11.png
Nichia Laser Module NDB4216E Spectrum
Nichia__NDB4216E-E_pdf_-_2016-06-07_19_11_11.png (20.12 KiB) 11025 mal betrachtet
oder
Blue NUB611T 454-460nm (tunable +-5nm)

wer mir auch noch im bereich Laser einfällt ist MediaLas. Die haben im Shop zumindest mal eine Diode mit 460-465nm.
http://www.lasershop.de/Laserquellen/La ... 0-491.html
die können dir bestimmt auch noch sagen was es noch in dem Bereich gibt.

was hast du eigentlich damit vor??

wenn du fündig wirst halt uns auf dem laufenden :-) ist aufjedenfall interessant ;-)

sonnige grüße
stefan
amrosik
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Mi, 08.06.16, 00:01

vielen dank für die recherche. ich werde bei Cree nach einen passenderen Binning nachfragen (wieso heißt das eigenltich Binning? Das kenn ich nur im Zusammenhang mit Datenverarbeitung). Problem ist aber auch die Montage. Lumitronix bietet die LEDs ja auch auf Platinen vorgelötet an. Aber was, wenn ich die nicht so auf de Silbertablett serviert kriege? Kann man die mit DIY-Mitteln löten?
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Mi, 08.06.16, 18:40

Das mit dem Löten ist tatsächlich schwierig...
es geht nur in einem Lötoffen/Dampffase - weil du die ALU-Kern-Platine durchgängig gleichmäßig heiß bekommen musst -sonst lässt sich das Thermal-Pad nicht ordentlich löten..
mit HighPower-LEDs habe ich es selbst auch noch nicht probiert..

Du kannst auch bei Lumitronix direkt anfragen - die können dir diese bestimmt auch bestücken - was das dann für Einzelstücke kostet weiß ich nicht..

Ansonsten gibt es vielleicht in deiner nähe ein Hackerspace oder FabLab (manche davon sind an Unis angeschlossen)- diese haben dann vielleicht auch einen Lötofen - dann kannst du dir die Leere Platine für deinen gewählten LED-Typ kaufen und dann selbst die LED mit dem Ofen löten..

Sonnige Grüße
Stefan
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John.S
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Mi, 08.06.16, 20:24

amrosik hat geschrieben:vielen dank für die recherche. ich werde bei Cree nach einen passenderen Binning nachfragen (wieso heißt das eigenltich Binning? Das kenn ich nur im Zusammenhang mit Datenverarbeitung). Problem ist aber auch die Montage. Lumitronix bietet die LEDs ja auch auf Platinen vorgelötet an. Aber was, wenn ich die nicht so auf de Silbertablett serviert kriege? Kann man die mit DIY-Mitteln löten?
Wenn du ein Ceran-Kochfeld hast, geht es sehr einfach. Die Kontakte vorher mit etwas Lot benetzen, die LED richtig herum drauflegen und dann vorsichtig auf das schon heiße Ceranfeld schieben. Wenn du siehst, wie sich die LED leicht bewegt bzw. senkt, weißt du, dass das Lötzinn flüssig ist und du kannst da noch vorsichtig senkrecht draufdrücken, um überschüssiges Lötzinn herauszudrücken. Danach schiebst du die Platine vorsichtig von der heißen Stelle zum Abkühlen.

Das Frequenzband der LED kannst du natürlich mit engbandigen Filtern eingrenzen, jedoch natürlich nur unter Verlust der optischen Leistung. Idealerweise liegt der Modalwert des Spektrums exakt bei deiner gewünschten Wellenlänge und der Filter ebenfalls, sodass du nur die Ausläufer im Spektrum abschneidest, und kaum was an Leistung verlierst. Aber das wäre nur im Idealfall so.

Diese Osram Oslon mit 505nm habe ich nach der oben beschrieben Vorgehensweise auf die Platine gelötet:
Dateianhänge
Img_0435.jpg
Borax
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Mi, 08.06.16, 23:02

Geht auch gut mit einem Bügeleisen. Sollte man aber trotzdem erst ein wenig 'üben'.
amrosik
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Do, 09.06.16, 00:44

Auf den Datenblättern der LEDs sind unten immer Temperaturkurven für das Reflowverfahren angegeben.
Mit dem Kochfeld oder dem Bügeleisen kann man die Temperatur des Bauteils nicht regeln. Sind die Kurven nicht ernst zu nehmen?

Ich werde es mal mit dem Ceranfeld probieren, aber auch nach einem Reflowofen in der Nähe fragen. Ansonsten würde ich auf andere LEDs zugreifen, wo die Pins etwas exponierter sind.


Wer neugierig ist, einpaar Worte zum Vorhaben:

Es geht darum, mit DIY-Budget ein Fluorometer zu konstruieren, mit dem man zumindest Fotos von Fluoreszenzen schießen, um grobe quantitative Aussagen über zugrundeliegende Populationen zu treffen. Die ersten Proteine werden bei 480nm wohl ganz gut ansprechen (oder hardcore UV,... 260nm).


Was das Spektrum angeht:
Ideal wäre ein unendlich dünner Peak bei 480nm. Diese hier ist vom Spektralbereich besser geeignet als die Cree XTE, auch wenn keine 1.5A Dauerstrom erlaubt sind:

http://de.rs-online.com/web/p/leds-sich ... t/8107770/



mit freundlichen grüßen,

Amrosik
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Achim H
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Do, 09.06.16, 07:36

Du übersiehst einen Umstand: während des Löten leuchtet die Led nicht.

Falls Dir die Temperaturen Kummer bereiten, besorge Dir ein Thermometer.
Außerdem kannst Du auch Lötzinne und -pasten mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwenden.

Zum Beispiel:
Bi57Sn42Ag1 --> Lötdraht: bleifrei, ohne Flussmittelseele, 137-139°C.

S-Bi58Sn42 --> Lötpaste: bleifrei, ca. 139°C.
Link zu Conrad: 588587-62 (10g = 29,99 EUR).
Link zu Völkner: S66364 (10g = 24,51 EUR).

Die Led darf niemals heißer werden als die Temperatur des Lotes, andernfalls verflüssigt sich dieses wieder.
t_schulz
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Do, 09.06.16, 07:54

so habe ich schon Transistoren ausgelötet! :lol:
Die Schaltung lief sogar mit schwimmendem Transistor. :shock:

So genug OffToppic. :roll:
Borax
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Do, 09.06.16, 08:59

Mit dem Kochfeld oder dem Bügeleisen kann man die Temperatur des Bauteils nicht regeln
Nein. Deshalb sagte ich ja 'üben'. Die Aufheizkurve eines typischen Standard-Bügeleisens (~2000W) passt ganz gut zur Temperaturkurve für das Reflowverfahren. Idealerweise erst mal auf ca. 120-150°C 'vorheizen' (wegen der großen Hysterese muss man das erst testen), abschalten und nach einiger Zeit auf ca. 220°C aufheizen lassen. Abschalten und einen großen Alu-Kühlkörper auf das Bügeleisen setzen. Damit kann man dann die Abkühlkurve halbwegs nachbilden.
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Do, 09.06.16, 09:00

das mit dem Ceranfeld löten sollte ich vieleicht auch mal ausprobieren.. hört sich ganz gut an - zumindest für Alu-Kern Platinen..

@Amrosik: eine Blaue Osram Oslo SSL gibts auch schon auf ein PCB aufgelötet.. (ist aber nicht exact die gleiche wie in deinem link - der Wellenlängenbereich liegt etwas weiter unten.. 470nm typ.)

den engen spektralen Bereich möchtest du haben um keine Filter zu benötigen?
kannst ja vielleicht mal Saulius Lukšė anschreiben - in dem Verlinkten Blog-eintrag hat er mal mit custom-made filtern experimentiert..

sonnige grüße
stefan
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Do, 09.06.16, 15:40

Auf dem Ceranfeld löten geht recht gut. Allerdings würde ich "die gute" bleihaltige Paste verwenden LSn63. Die schmilzt bei ca. 190°C rum. Mit bleifreier Paste (Fittinglötpaste) habe ich schlechte Erfahrungen gemacht. Laut Datenblatt schmilzt die bei 230°C, 240°C sind aber nur für 10s für die LED zugelassen. Meine 5 Testexemplare flackerten allesamt nach dem Löten :shock:
Was billiger als UV-LEDs sein dürfte und vermutlich auch mehr "Bums" bringt, wäre eine UV-C Gasentladungslampe. Ist die Quecksilberdampfspektrallinie für dich brauchbar?
Ich habe noch ein paar neue UV-C Strahler davon :mrgreen:
Elektrisch und mechanisch baugleich zu einer 8W Leuchtstoffröhre, läßt sich ebenso mit deren Vorschaltgerät oder einer Platine einer defekten 7W Energiesparlampe betreiben.
Die Dinger sind aus Quarzglas und ohne Leuchtstoffbeschichtung und man sieht ein kleines Tröpfchen Quecksilber darin.
Früher wurden diese Röhren zum EPROM Löschen verwendet. Aber Obacht! Gute Belüftung und Schutzmaßnahmen von Augen und Haut gegen austretende Strahlung sind unbedingt erforderlich! Schon nach ein paar Sekunden stinkt es in der Bude nach Ozon. Derartig harte UV-Strahlung sorgt nicht für eine gesunde Bräune, sondern für Hautkrebs.
Man sieht sie kaum leuchten, aber das blassblaue Licht tut sofort in den Augen weh. ist noch ne Nummer krasser, als die typischen Schwarzlichtlampen.
Wenn das trotzdem das Richtige für dich ist, dann schreib mir ne PM :wink:
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