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Gepulste LED

From	Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid>
Newsgroups	de.sci.electronics
Subject	Gepulste LED
Date	2016-02-17 21:38 +0100
Organization	A noiseless patient Spider
Message-ID	<na2li9$uva$1@dont-email.me> (permalink)

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Hallo NG

Wie angedroht habe ich mal einen Pulser für eine Hochleistungs-LED
zusammengepfuscht. Wir hatten hier vor ca. 3/4 Jahren eine Diskussion
mit Timm und Joerg.
Von Joerg hab ich die prinzipielle Idee mit der FET-Stromquelle
übernommen. Allerdings hab ich mehr auf feed-forward Gewicht gelegt
als in über-alles-Schleifenverstärkung. Bei ca. 1.5 V an der Source
geht schon einiges einfach feed-forward.
Ohnehin habe ich die Stromanstiegsgeschwindigkeit auf Werte reduziert,
die innerhalb der Angaben des Herstellers liegen, das hat alles
deutlich entschärft. Ausserdem habe ich einen einige mA grossen
Leerlaufstrom zugelassen, sodass der Opamp nicht viel rumrudern muss.

Der erste Prototyp sieht, vorallem auf dem Foto, recht hässlich aus,
funzt aber sauber. Die vielen Kleckse sind die 20 verteilten Source-
widerstände. Das fetteste Teil ist ein 317 für die 5 mA 6 V für den
Opamp. Sicher reichlich dimensioniert, aber der pappt so schön mit
Doppelklebeband und es liegen hier eh noch zu viele davon rum.

http://homepage.bluewin.ch/bombach/pics/ledpulser.jpg

Am Eingang ist ein Schmitt-Trigger, gefolgt von einem Doppel-Monoflop,
welches Reprate und Pulslänge begrenzt. Doktoranden und so.

Dann als Opamp ein doppelter, LT1498. Der erste ist ebenfalls als
Schmitt-Trigger verschaltet, damit er übersteuert wird. Er dient
zum Herstellen der gewünschten Flankensteilheit mittels der "eingebauten"
Slew-Rate. Der zweite Opamp ist dann der Stromregler, da ist die
erlaubte kapazitive Belastung von 20nF von dem Teil günstig.

Als FET hab ich mal provisorisch nen Winztyp IRLR8256 verwendet.
Das angebliche Pulsbelastungslimit von 325 A glaub ich allerdings nicht,
ist allerdings eh egal. Im Moment pulse ich mit etwa 30 A.

Das störendste im Moment ist die Induktivität der Zuleitungen. Auf
dem Foto ist noch das alte Modell, jetzt habe ich verflochtene Leiter 6x.
Gegenüber der Simulation habe ich den Kompensationskondensator in
der Gegenkopplungsschleife am Opamp von 330p auf 680p erhöht, der
Strom schaltet jetzt etwas schleichend ab, ist aber egal.

http://homepage.bluewin.ch/bombach/diagrams/led_003.png

Die gelbe Linie zeigt den Strom in der LED, gemessen als Spannung am
0.05 Ohm-Shunt im Sourcezweig; also knapp 28 A.
Die blaue Linie zeigt den Lichtoutput, das Signal ist negativ, hiesige
Norm für Lichtdetektoren, kommt aus der PMT-Zeit.
Die Magenta-Linie zeigt die Versorgungsspannung an der LED. Sie sackt
um knapp 1 V ab. Das Gezappel sieht man nur, wenn man an der LED misst;
an den Kondensatoren geht das völlig linear runter. Die sind echt gut.

Bis etwa 8 kHz Reprate geht das ab Wandwarze, Patent Joerg :-)
Der FET reagiert dann etwas uncool, aber solange man sich die Finger
nicht dran verbrennt, denke ich, ist das für Silizium kein Problem.
Die Widerständchen heizen dann auch ein bisschen, alles im grünen Bereich.
LED wird kaum warm, duty cycle ist ja immer noch sehr klein.

Die Zuleitungsinduktivität ist das Problem, macht aber kein Problem :-].
Was ich nicht verstehe, wenn ich den roten Draht (es ist immer der
rote Draht), siehe Foto, mit einem mindestens doppelt so langen dünnen
Klingeldrähtchen überbrücke, dann wird das Gezappel der Spannung massiv
kleiner. Bei meiner neuen Lösung mit 6 parallelen Leitern passiert immer
noch dasselbe, allerdings auf deutlich tieferem Niveau. Wenn ich einen
der 6 Drähte ablöte, sieht man auch eine Änderung, aber nur minim, kein
Vergleich zum externen Zusatzdraht.
Black magic.

-- 
mfg Rolf Bombach

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Gepulste LED Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-02-17 21:38 +0100
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