LED Überwachung
Ausfallüberwachung von Leuchtdioden in KFZ-Scheinwerfern mittels Photoeffekt
©2006
Bachelorarbeit
108 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Nahezu in allen Lebensbereichen hält die LED - Light Emitting Diode nach und nach Einzug. Die immer weiter fortschreitende Entwicklung dieser Bauelemente ermöglicht es heute Leuchtdioden zu bauen, die in puncto Lichtausbeute Glühlampen in Nichts nachstehen. Bereits heute erreichen Leuchtdioden den optischer Wirkungsgrad herkömmlicher Glühlampen von 10 - 15 lm/W. Der höhere Preis für Leuchtdioden im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen ist dennoch kein Hindernis, sie auch in der Automobilindustrie einzusetzen, obwohl gerade in diesem Bereich der Kostendruck sehr hoch ist. Einer der großen Vorteile ist die lange Lebensdauer der Leuchtdiode. Statistisch gesehen, kann sie ein komplettes Autoleben im KFZ verbleiben, ohne ausgetauscht werden zu müssen.
Ein weiterer großer Vorteil ist, dass ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird. Wobei dabei zu erwähnen ist, dass nach heutigem Stand der Technik der Wirkungsgrad von Leuchtdioden noch sehr weit vom Optimum entfernt ist. Dabei ist bei Leuchtdioden mit einem direkten Halbleiterübergang nicht die eigentliche Erzeugung von Licht mit großen Verlusten behaftet, vielmehr liegt ein Großteil der Verluste in der Auskopplung des Lichtes aus dem Halbleiter begründet. Eine große Rolle spielt dabei der Übergang des Lichtes aus dem Halbleiter heraus an die Luft - der große Unterschied im Brechungsindex der beiden Medien ist für die Verschlechterung des Wirkungsgrades verantwortlich.
Ein weiterer Vorteil der Leuchtdiode ist, dass ihre viel kleineren und kompakteren Gehäuseformen eine Platzersparnis versprechen, die den Bau von flacheren Geometrienzulässt.
Dennoch gibt es gerade im KFZ-Bereich Anwendungsfälle die eine unproblematische Umstellung von Glühlampen auf Leuchtdioden nicht zulassen. Zum Beispiel kommt noch keine Leuchtdiode in Serienproduktion für das Abblendlicht zum Einsatz. Das liegt daran, dass die Entwicklung dieser Hochleistungsdioden noch nichtausgereift ist. Problematisch bei diesen Dioden ist der Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen am Halbleiterübergang und der Lebensdauer. Hohe Temperaturen entstehen durch die hohen Stromdichten, die zur Erzeugung großer Lichtintensitäten benötigt werden. Bei einer Standard-Leuchtdiode wird durchschnittlich mit 100.000 Betriebsstunden gerechnet, bei Hochleistungs-Leuchtdiode nur mit 25.000.
Um die hohen Temperaturen vom Chip abzutransportieren bedarf es eines vernünftigen Temperaturmanagements, da gerade die kleinen Strukturen und […]
Nahezu in allen Lebensbereichen hält die LED - Light Emitting Diode nach und nach Einzug. Die immer weiter fortschreitende Entwicklung dieser Bauelemente ermöglicht es heute Leuchtdioden zu bauen, die in puncto Lichtausbeute Glühlampen in Nichts nachstehen. Bereits heute erreichen Leuchtdioden den optischer Wirkungsgrad herkömmlicher Glühlampen von 10 - 15 lm/W. Der höhere Preis für Leuchtdioden im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen ist dennoch kein Hindernis, sie auch in der Automobilindustrie einzusetzen, obwohl gerade in diesem Bereich der Kostendruck sehr hoch ist. Einer der großen Vorteile ist die lange Lebensdauer der Leuchtdiode. Statistisch gesehen, kann sie ein komplettes Autoleben im KFZ verbleiben, ohne ausgetauscht werden zu müssen.
Ein weiterer großer Vorteil ist, dass ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird. Wobei dabei zu erwähnen ist, dass nach heutigem Stand der Technik der Wirkungsgrad von Leuchtdioden noch sehr weit vom Optimum entfernt ist. Dabei ist bei Leuchtdioden mit einem direkten Halbleiterübergang nicht die eigentliche Erzeugung von Licht mit großen Verlusten behaftet, vielmehr liegt ein Großteil der Verluste in der Auskopplung des Lichtes aus dem Halbleiter begründet. Eine große Rolle spielt dabei der Übergang des Lichtes aus dem Halbleiter heraus an die Luft - der große Unterschied im Brechungsindex der beiden Medien ist für die Verschlechterung des Wirkungsgrades verantwortlich.
Ein weiterer Vorteil der Leuchtdiode ist, dass ihre viel kleineren und kompakteren Gehäuseformen eine Platzersparnis versprechen, die den Bau von flacheren Geometrienzulässt.
Dennoch gibt es gerade im KFZ-Bereich Anwendungsfälle die eine unproblematische Umstellung von Glühlampen auf Leuchtdioden nicht zulassen. Zum Beispiel kommt noch keine Leuchtdiode in Serienproduktion für das Abblendlicht zum Einsatz. Das liegt daran, dass die Entwicklung dieser Hochleistungsdioden noch nichtausgereift ist. Problematisch bei diesen Dioden ist der Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen am Halbleiterübergang und der Lebensdauer. Hohe Temperaturen entstehen durch die hohen Stromdichten, die zur Erzeugung großer Lichtintensitäten benötigt werden. Bei einer Standard-Leuchtdiode wird durchschnittlich mit 100.000 Betriebsstunden gerechnet, bei Hochleistungs-Leuchtdiode nur mit 25.000.
Um die hohen Temperaturen vom Chip abzutransportieren bedarf es eines vernünftigen Temperaturmanagements, da gerade die kleinen Strukturen und […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Benjamin Lehmann
Ausfall-Überwachung und Ansteuerung von Leuchtdioden in KFZ-Scheinwerfern
ISBN: 978-3-8366-0370-6
Druck Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2007
Zugl. Bergische Universität Wuppertal, Wuppertal, Deutschland, Bachelorarbeit, 2006
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http://www.diplom.de, Hamburg 2007
Printed in Germany
Vorwort
Die Firma "Delphi Deutschland GmbH" bot mir die M¨
oglichkeit, diese Arbeit in ihrem
Hause durchzuf¨
uhren.
F¨
ur die konstruktive Unterst¨
utzung und die gute Zusammenarbeit m¨
ochte ich mich auf
diesem Wege bedanken.
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung und Problemstellung
1
2
L¨
osungsans¨
atze
3
3
Untersuchungen
5
3.1
LED als Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3.1.1
Halbleiter Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3.1.2
statisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.1.3
dynamisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.2
Reflexionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
4
Schaltungsentwurf
21
4.1
LED - Sende und Empfangseinheit
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
4.2
Messverst¨
arker
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
5
Funktionsmuster
31
5.1
Mechanischer Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.2
Die Schaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
5.2.1
Blinker- R¨
ucklicht - Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
5.2.2
Adapter Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.3
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.4
Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
6
Messungen
49
6.1
Simulation verschiedener Ausfallerscheinungen . . . . . . . . . . . . . . . .
49
6.2
Reflexionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
6.3
Fremdlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
6.4
Verschmutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
7
Ergebnis und Ausblick
61
7.1
Auswertung der Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
7.2
Hinweise zum Schaltungsentwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
7.3
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
A Anhang
67
A.1 Schaltpl¨
ane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
A.2 Layouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
A.3 Fotografien
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
A.4 Quelltexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
Literaturverzeichnis
87
B Autorenvita
105
Abbildungsverzeichnis
3.1
Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.2
Leerlaufspannung abgedunkelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.3
Leerlaufspannung mit Umbebungslicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.4
Kurzschlussstrom abgedunkelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.5
Kurzschlussstrom mit Umgebungslicht
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.6
Leerlaufspannung abgedunkelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.7
Relative spektrale Emission
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.8
Spektrale Empfindlichkeit Fotodiode
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
3.9
Abstrahlcharakteristik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.10 Aufbau: Messung der Reflexionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
3.11 Reflexionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
4.1
Schaltungsentwurf: Leucht und Empfangseinheit . . . . . . . . . . . . . . .
22
4.2
Messmodus bei 23
C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.3
Sende- und Empfangsmodus bei -40
C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
4.4
¨
Ubergang Leucht- und Empfangsmodus -40
C . . . . . . . . . . . . . . . .
25
4.5
Sende- und Empfangsmodus +85
C
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.6
Messverst¨
arker
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.7
Sende- Empfangsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
5.1
Technische Zeichnung Reflektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
5.2
Aufbau R¨
uck-Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.3
Zusammengebauter R¨
uck-Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.4
Blockschaltbild: Blinker- R¨
ucklicht - Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.5
Unit 1 Turn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
5.6
Messverst¨
arker
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.7
Multiplexereinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.8
gesteuerte Stromquellen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.9
Top Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.10 Bottom Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.11 Statemachine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
6.1
Blinker ohne Ausfall
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
6.2
Bremse ohne Ausfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
6.3
Blinker mit hochohmiger Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
6.4
Bremse mit hochohmiger Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
6.5
Blinker mit Leuchtdiode niederohmig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
6.6
Bremse mit Leuchtdiode niederohmig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
6.7
Vergleich der Reflexionen 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
6.8
Vergleich der Reflexionen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
6.9
Fremdlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
6.10 Verschmutzung des Scheinwerferglases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
A.1 Schaltplan Adapter Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
A.2 Schaltplan Blinker- R¨
ucklicht - Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
A.3 Top Layer Blinker- R¨
ucklicht - Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
A.4 Bottom Layer Blinker- R¨
ucklicht - Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
A.5 Top Layer Adapter Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
A.6 Bottom Layer Adapter Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
A.7 VW Scheinwerferglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
A.8 verschiedene Scheinwerfergl¨
aser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
A.9 Funktionsmuster
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
1 Einleitung und Problemstellung
Nahezu in allen Lebensbereichen h¨
alt die LED - Light Emitting Diode - nach und nach
Einzug. Die immer weiter fortschreitende Entwicklung dieser Bauelemente erm¨
oglicht es
heute Leuchtdioden zu bauen, die in pu.ncto Lichtausbeute Gl¨uhlampen in Nichts nach-
stehen. Bereits heute erreichen Leuchtdioden den optischer Wirkungsgrad herk¨
ommli-
cher Gl¨
uhlampen von 10 - 15 lm/W. Der h¨
ohere Preis f¨
ur Leuchtdioden im Vergleich
zu herk¨
ommlichen Gl¨
uhlampen ist dennoch kein Hindernis, sie auch in der Automobil-
industrie einzusetzen, obwohl gerade in diesem Bereich der Kostendruck sehr hoch ist.
Einer der großen Vorteile ist die lange Lebensdauer der Leuchtdiode. Statistisch gesehen,
kann sie ein komplettes "Autoleben" im Fahrzeug verbleiben, ohne ausgetauscht werden zu
m¨
ussen. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass ein h¨
oherer Wirkungsgrad erzielt wird. Wo-
bei dabei zu erw¨
ahnen ist, dass nach heutigem Stand der Technik der Wirkungsgrad von
Leuchtdioden noch sehr weit vom Optimum entfernt ist. Dabei ist bei Leuchtdioden mit
einem direkten Halbleiter¨
ubergang nicht die eigentliche Erzeugung von Licht mit großen
Verlusten behaftet, vielmehr liegt ein Großteil der Verluste in der Auskopplung des Lichtes
aus dem Halbleiter begr¨
undet. Eine große Rolle spielt dabei der ¨
Ubergang des Lichtes aus
dem Halbleiter heraus an die Luft - der große Unterschied im Brechungsindex der beiden
Medien ist f¨
ur die Verschlechterung des Wirkungsgrades verantwortlich.
Ein weiterer Vorteil der Leuchtdiode ist, dass ihre viel kleineren und kompakteren Geh¨
ause-
formen eine Platzersparnis versprechen, die den Bau von flacheren Geometrien zul¨
asst.
Dennoch gibt es gerade im KFZ-Bereich Anwendungsf¨
alle die eine unproblematische Um-
stellung von Gl¨
uhlampen auf Leuchtdioden nicht zulassen. Zum Beispiel kommt noch keine
Leuchtdiode in Serienproduktion f¨
ur das Abblendlicht zum Einsatz. Das liegt daran, dass
die Entwicklung dieser Hochleistungsdioden noch nicht ausgereift ist. Problematisch bei
diesen Dioden ist der Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen am Halbleiter¨
uber-
gang und der Lebensdauer. Hohe Temperaturen entstehen durch die hohen Stromdich-
ten, die zur Erzeugung großer Lichtintensit¨
aten ben¨
otigt werden. Bei einer Standard-
Leuchtdiode wird durchschnittlich mit 100.000 Betriebsstunden gerechnet, bei Hochleis-
tungs Leuchtdiode nur etwa mit 25.000. Um die hohen Temperaturen vom Chip abzu-
transportieren bedarf es eines vern¨
unftigen Temperaturmanagements, da gerade die klei-
nen Strukturen und Geometrien einer Leuchtdiode die W¨
armeabfuhr nicht beg¨
unstigen.
Dennoch scheint auch dieses Problem gel¨
ost zu sein, da die Firma Audi bereits den serien-
1
reifen LED - Scheinwerfer angek¨
undigt hat. Dabei setzt Audi auf eine aktive K¨
uhlung der
Leuchtdioden und nutzt die abgestrahlte W¨
arme zur Scheinwerfer - Enteisung.
Ein weiterer kritischer Einsatz, der aber aus technischer Sicht unproblematisch ist, ist der
Einsatz als Richtungsblinker, da die Straßenverkehrsordnung zwingend eine permanente
Funktions¨
uberwachung der Blinker vorschreibt. Bei herk¨
ommlichen Gl¨
uhlampen ist die-
se bislang durch eine Strom¨
uberwachung, des Stromes der durch die Gl¨
uhlampe fließt,
realisiert worden. Da es bei einer Gl¨
uhlampe nur eine Ausfallerscheinung gibt (defekter
Gl¨
uhfaden und kein Stromfluss).
Bei den Leuchtdioden ist diese Ausfallerscheinung komplexer. Eine Leuchtdiode ist ein
Halbleiterbauelement, durch den ein Stromfluss einen Lichtfluss zur Folge hat. Dennoch ist
es bei Sch¨
adigung einer Leuchtdiode, zum Beispiel durch elektrostatische Entladung in der
Produktion oder bei der Montage, durch Verunreinigungen in der Produktion, bei nicht
fachgerechter Lagerung der Halbleiterbauelemente, bei thermischer ¨
Uberbeanspruchung,
etc., m¨
oglich, dass durch die Diode noch ein Strom fließt aber dieser keinen Lichtfluss zur
Folge hat.
Die Ausfallm¨
oglichkeiten und ihre Ursachen sind vielf¨
altig und aus diesem Grunde ist
die Umstellung von Gl¨
uhlampen auf Leuchtdioden, in der Automobilindustrie bislang nur
m¨
oglich, wenn es sich um ein redundantes System handelt. Beispielsweise eine Seitenblin-
ker, der von Hinten zu erkennen ist.
Die vorliegende Arbeit setzt sich nun mit einer geeigneten ¨
Uberwachung f¨
ur Leuchtdioden
im Blinker auseinander. Es wird ein L¨
osungsansatz verfolgt, der es vorsieht eine Leuchtdi-
ode auch als lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode) einzusetzen. Es ist nicht das Ziel dieser
Arbeit ein serienreifes Produkt zu entwerfen, sondern es soll mit Hilfe eines Funktionsmus-
ters untersucht werden, ob dieser Ansatz zum gew¨
unschten Ziel f¨
uhren kann. Dabei sind
mit Hilfe des Funktionsmusters, Aussagen ¨
uber die St¨
oreinfl¨
usse und deren Auswirkung
auf das Messergebnis zu treffen.
Das Funktionsmuster soll Anwendung in einem Musterscheinwerfer finden. [15]
2
2 L¨
osungsans¨
atze
Eine denkbare L¨
osungsm¨
oglichkeit f¨
ur das beschriebene Problem ist eine ¨
Uberwachung
des abgestrahlten Lichts der Leuchtdioden. Somit muss das abgestrahlte Licht der Leuchtdi-
oden gemessen werden, um eine sichere Aussage ¨
uber die Funktion der Leuchtdiode treffen
zu k¨
onnen. Hier werden zwei L¨
osungsans¨
atze diskutiert. Erstens besteht die M¨
oglichkeit
Lichtsensoren im Strahlengang der Leuchtdioden zu positionieren. Das heißt, es m¨
ussen
Sensoren oberhalb der Leuchtdioden am Scheinwerferglas oder kurz davor angebracht wer-
den, um das abgestrahlte Licht der Leuchtdioden zu detektieren. Problematisch bei dieser
L¨
osung ist, dass die Sensoren elektrisch unter einander und mit einer geeigneten Elektronik
verbunden werden m¨
ussen.
Somit ist es f¨
ur Produktion und Entwicklung vorteilhaft die Lichtsensoren in einer Ebene
mit den Leuchtdioden zu setzen.
Wenn dieser zweite Ansatz verfolgt wird, muss daf¨
ur Sorge getragen werden, dass das ab-
gestrahlte Licht der Leuchtdioden zu einem, f¨
ur die Auswertung brauchbaren, Teil reflek-
tiert wird. Dazu ist herauszufinden, ob die heute ¨
ublichen Scheinwerfergl¨
aser ausreichende
Reflexionen erzeugen um derartige Messungen zu erm¨
oglichen, oder ob in diese Scheinwer-
fergl¨
aser spezielle Punktreflektoren gezielt eingef¨
ugt werden m¨
ussen, die das abgestrahlte
Licht reflektieren.
Ein weiterer Punkt der hierbei zu betrachten ist, sind Alterungserscheinungen sowie Ver-
schmutzungen des Scheinwerfers und welchen Einfluss sie auf das Messergebnis haben.
Ein generelles Problem was bei dieser ¨
Uberwachungsmethode auftreten wird, ist die Tat-
sache, dass die Lichtsensoren, die zur ¨
Uberwachung des abgestrahlten Lichtes eingesetzt
werden, zus¨
atzlich zum abgestrahlten Licht auch das Umgebungslicht messen. Da das Mess-
prinzip zuverl¨
assige Messergebnisse bei Nacht sowie bei direkter Sonneneinstrahlung lie-
fern muss, muss f¨
ur die Messung eine adaptive L¨
osung gefunden werden, bei der sich die
Entscheidungsschwelle f¨
ur defekte Leuchtdioden den gerade aktuellen Lichtverh¨
altnissen
anpasst.
Bei diesem ¨
Uberwachungsprinzip stellt sich nun die Frage wie viele zus¨
atzliche Lichtsen-
soren abh¨
angig von den eingesetzten Leuchtdioden zu w¨
ahlen sind, sowie die Frage der
richtigen Anordnung. Bei herk¨
ommlichen runden bzw. rechteckigen Strukturen der Schein-
werfer, wie sie bislang ¨
ublich sind, stellt sich diese Frage nicht zwingend. Da aber bei LED
- Scheinwerfern jegliche Arten von Geometrien denkbar sind, stellt sie sich hierbei umso
3
mehr. Es m¨
ussen daher relativ viele Sensoren eingesetzt werden, sodass die gesamte Geo-
metrie des Scheinwerfers vermessen wird. Dies f¨
uhrt wiederum zu h¨
oheren Produktkosten
und zu einem erh¨
ohten Platzbedarf.
Da der aktuelle Trend eindeutig zu Klarglas - Scheinwerfern geht, w¨
aren somit auch die
h¨
ohere Anzahl der Sensoren unter Umst¨
anden designtechnisch st¨
orend.
In dieser Arbeit wird die zuletzt angedachte L¨
osungsmethode verfolgt, jedoch mit dem Un-
terschied, dass anstatt zus¨
atzlicher Lichtsensoren, die bereits vorhandenen Leuchtdioden
als Lichtsensoren betrieben werden. Dieser Effekt, dass Leuchtdioden auch als Fotodioden
genutzt werden k¨
onnen, ist von keinem Leuchtdioden-Hersteller spezifiziert und somit nicht
best¨
atigt. Er ist aber begr¨
undet im physikalischen Aufbau der Leuchtdiode und somit bei
fast allen Typen existent.
Der Aufbau einer solchen Lichtquelle sieht es vor, die vorhandenen Leuchtdioden in einem
Scheinwerfer in 2 Gruppen zu unterteilen. Jede Leuchtdiode dieser beiden Gruppen kann
einerseits als Lichtsender und andererseits als Lichtempf¨
anger eingesetzt werden. Ange-
steuert werden diese beiden Gruppen zeit verschoben - wenn die Leuchtdioden der ersten
Gruppe leuchten, werden die Leuchtdioden der zweiten Gruppe als Fotodioden betrieben,
um die Reflexionen des abgestrahlten Lichtes der ersten Gruppe messen. Die Leuchtdioden
der beiden Gruppen werden symmetrisch ¨
uber den Scheinwerfer angeordnet und somit wird
ein integrales Helligkeitsbild ¨
uber den Scheinwerfer abgebildet.
Es sollen zun¨
achst die Helligkeitsbilder der beiden Gruppen verglichen werden und anhand
von Abweichungen Fehler selektiert werden.
Bei der Durchf¨
uhrung dieses L¨
osungsansatzes wird zun¨
achst Untersucht, ob sich eine
Leuchtdiode prinzipiell als Lichtsensor betreiben l¨
asst und ob die Reflexionen von Stan-
dard - Scheinwerfergl¨
asern, wie sie heute im Kfz-Bereich eingesetzt werden, ausreichend
sind um geeignete Messwerte zu erzeugen. Eine weitere wichtige Fragestellung ist, wie sich
das Umgebungslicht, in dem die Messschaltung eingesetzt wird, auf die Auswertbarkeit
der Messungen auswirkt und wie Abhilfe geschaffen werden kann. Zuletzt soll noch eine
Aussage getroffen werden, wie sich Verschmutzung oder Alterung der Scheinwerfergl¨
aser,
auf diese Messung auswirken.
4
3 Untersuchungen
In diesem Kapitel wird auf die wichtigsten Punkte des L¨
osungsansatzes eingegangen und
qualitative Aussagen getroffen. Zun¨
achst wird eine LED als Fotodiode spezifiziert.
3.1 LED als Sensor
In diesem Abschnitt wird ein qualitiativer Vergleich zwischen einer Silizium-Fotodiode
f¨
ur den sichtbaren Spektralbereich (350nm bis 820nm) des Typs BPW 21 und einer roten
Leuchtdiode des Typs LA E67F als Lichtsensor angestellt.
Zun¨
achst werden die Unterschiede der beiden Halbleiterbauelemente erl¨
autert.
3.1.1 Halbleiter Grundlagen
In diesem Abschnitt werden Analogien zwischen einer Leuchtdiode und einer Fotodiode
dargestellt und erl¨
autert warum eine Leuchtdiode auch als Fotodiode betrieben werden
kann.
Aufbau einer Fotodiode
Der Aufbau einer Silizium-Fotodiode unterscheidet sich nicht wesentlich von dem einer
gew¨
ohnlichen-Silizium Diode. Bei der Fotodiode wird sich die Eigenschaft zu Nutze ge-
macht, dass zur ¨
Uberwindung der Bandl¨
ucke auch einfallendes Licht genutzt werden kann.
Sobald die Energie des einfallenden Lichtes
W = f
gr¨
oßer wird als die Energie der
Bandl¨
ucke W
GAP
, werden Elektronen aus dem Valenzband ins Leitungsband angehoben
(innerer Fotoeffekt).
Der so generierte Fotostrom, der einen Beitrag zum Sperrstrom liefert, wird zur Messung
von Beleuchtungsst¨
arken genutzt. Der funktionale Zusammenhang von Beleuchtungsst¨
arke
zur beleuchteter Fl¨
ache und Fotostrom ist linear und proportional zu einander.
Somit ist eine Fotodiode eine herk¨
ommliche Si-Diode mit einem Glasfenster im Geh¨
ause,
so dass Licht auf den Halbleiter¨
ubergang fallen kann.
Die Umsetzung von Licht zu Fotostrom wird spontane Absorption von genannt, sie existiert
bei allen Halbleitermaterialien. [1]
5
Aufbau einer Leuchtdiode
Die heute g¨
angigen Leuchtdioden bestehen aus Hetero¨
uberg¨
angen wie zum Beispiel Alu-
miniumgalliumarsenid (AlGaAs) oder Indiumgalliumnitrid (InGaN).
Bei einer Leuchtdiode werden Elektronen aus dem Leitungsband ins Valenzband unter Aus-
sendung von Licht bef¨
ordert (spontane Emission). Der physikalische Aufbau von Leucht-
dioden ¨
ahnelt nur bedingt dem von Fotodioden, die beiden großen Gemeinsamkeiten sind,
es sind beides Halbleiter und sie verf¨
ugen beide ¨
uber ein Glasfenster, so dass Licht auf
die PN ¨
Uberg¨
ange fallen kann. Die Silizium Fotodiode besteht aus einem PN- ¨
Ubergang,
die Leuchtdiode hingegen aus einer Vielzahl ¨
ubereinander geschichteter PN- ¨
Uberg¨
ange.
Somit ist der Halbleiteraufbau einer Fotodiode sehr flach und die spontane Absorption von
Licht findet oberfl¨
achennah statt, hingegen ist der Aufbau einer Leuchtdiode dicker und
die spontane Emission findet tiefer im Halbleiter statt. Dennoch kann Licht auch in den
Halbleiter¨
ubergang einer Leuchtdiode eindringen und durch Absorption in Strom gewan-
delt werden. Somit wird die spontane Absorption der Leuchtdiode auch tiefer im Halbleiter
stattfinden als bei einer Fotodiode.[5]
Versuchsaufbau
In Abb. 3.1 ist der prinzipielle Versuchsaufbau dargestellt. Die Fotodiode
1
sowie die rote
Leuchtdiode
2
werden von einer roten Leuchtdiode des gleichen Typs aus einer Entfernung
von 70 mm beleuchtet. Die lichtsendene Leuchtdiode wird mit verschiedenen Frequenzen,
im Bereich von 10Hz bis 1KHz, getaktet. Der Strom I
f
betr¨
agt 50mA und das Tastverh¨
alt-
nis 0,5.
An den beiden lichtempfangenen Dioden wird die Leerlaufspannung und der Kurzschluss-
strom, abh¨
angig vom Umgebungslicht und der Sendefrequenz gemessen. Umgebungslicht
heißt in diesem Falle Laborbeleuchtung an oder aus.
Diese Messungen und Darstellungen sollen nur zur qualitativen Aussagen herangezogen
werden, da die Messungen nicht in einem reproduzierbaren Beleuchtungsumfeld durch-
gef¨
uhrt wurden.
1
in diesem Kontext ist die Fotodiode immer vom Typ BPW 21
2
in diesem Kontext ist die Leuchtdiode immer vom Typ LA E67F
6
Abbildung 3.1: Versuchsaufbau
Der Abstand von 70mm wurde so gew¨
ahlt, dass beide Lichtsensoren gleichm¨
aßig be-
leuchtet werden.
3.1.2 statisches Verhalten
Zun¨
achst wird das Verhalten der Leuchtdiode im quasi-statischen Zustand untersucht.
Das heißt die lichtempfangene Leuchtdiode wird mit Licht bestrahlt, das in Relation zu
den internen Diffusionsvorg¨
angen sehr langsam getaktet ist.
Messung der Leerlaufspannung
Bei diesen Messungen werden die lichtempfangenen Dioden als Spannungsquellen betrie-
ben. (Die Messungen werden mit einem 10 fach Tastkopf durchgef¨
uhrt)
7
Messung der Leerlaufspannung ohne Umgebunglicht
Der LED-Sender wird nun mit 10 Hz gepulst und an den beiden Lichtsensoren wird die
Leerlaufspannung gemessen.
Channel 1 (gelb) : Leerlaufspannung Fotodiode
Channel 2 (blau) : Leerlaufspannung LED-Empf¨
anger
Channel 3 (gr¨
un) : Sendetakt LED-Sender
Abbildung 3.2: Leerlaufspannung abgedunkelt
U
F oto,max
= 400mV ; U
F oto,min
= 0mV
U
LED,max
= 620mV ; U
LED,min
= 0mV
Bei gleicher Beleuchtungsst¨
arke der beiden Sensoren ist die Leerlaufspannung der Leucht-
diode um 50 % gr¨
oßer als die der Fotodiode.
Bei Dunkelheit fallen beide gegen Null ab. Die Welligkeit auf dem Signal der Leuchtdi-
ode sind Brummeinstrahlungen des Stromnetzes mit 50 Hz. Diese St¨
oranf¨
alligkeiten, wie
man sie bei der Leuchtdiode sieht, treten bei der Fotodiode erst auf, wenn sie nicht mehr
beleuchtet wird und sich somit ihr Innenwiderstand vergr¨
oßert.
8
Messung der Leerlaufspannung mit Umgebunglicht
Nun wird die Messung mit k¨
unstlichem Umgebungslicht wiederholt.
Abbildung 3.3: Leerlaufspannung mit Umbebungslicht
U
F oto,max
= 410mV ; U
F oto,min
= 320mV
U
LED,max
= 740mV ; U
LED,min
= 100mV
Mit Umgebungslicht sind die Leerlaufspannungen gr¨
oßer geworden. Dennoch ist die Am-
plitude der Fotodiode um 2,5% angestiegen, die Amplitude der Leuchtdiode hingegen aber
um 19%. Laut Datenblatt der Fotodiode betr¨
agt ihre maximale Leerlaufspannung etwa
430 mV. Die minimale Spannungs¨
anderung, im Vergleich zur Leuchtdiode, kann darin be-
gr¨
undet werden, dass sie schon ¨
uber ihre max. Empfindlichkeit beleuchtet wird. In der
Ausphase der Sende-LED fallen die Leerlaufspannungen beider Sensoren deutlich ab. Bei-
de detektieren nun das Umgebungslicht. Hierbei ist die Leerlaufspannung der Fotodiode
deutlich gr¨
oßer als die der Leuchtdiode.
Diese beiden Messungen lassen darauf schließen, dass der Innenwiderstand der Leucht-
diode gr¨
oßer ist als der der Fotodiode - aufgrund der St¨
orsignale in Abb. 3.2 und Abb. 3.3.
Die gr¨
oßeren Spannungsspr¨
unge in Abb. 3.2 und Abb. 3.3 lassen auf eine gr¨
oßere Span-
nungssteilheit gegen¨
uber der Fotodiode schließen und der Spannungssprung in Abb. 3.3
9
l¨
asst auf eine spektrale Empfindlichkeit schließen, die sich deutlich von der der Fotodiode
unterscheidet.
Messung des Kurzschlussstroms
Nun werden identische Messungen durchgef¨
uhrt, allerdings werden diesmal die Empf¨
anger-
dioden als Stromquellen betrieben.
Messung des Kurzschlussstromes ohne Umgebungslicht
Der Sendetakt bleibt bei 10Hz.
Der Kurzschlussstrom wird bei der Fotodiode ¨
uber einen 33k und der, der Leuchtdiode,
¨
uber 1M gemessen.
(Widerstandswerte in Relation auf den Innenwiderstand des jeweiligen Sensors gew¨
ahlt -
gesch¨
atzte Werte)
Channel 1 (gelb) : Kurzschlussstrom Fotodiode
Channel 2 (blau) : Kurzschlussstrom LED-Empf¨
anger
Channel 3 (gr¨
un) : Sendetakt LED-Sender
Abbildung 3.4: Kurzschlussstrom abgedunkelt
10
I
F oto,max
=
174mV
33k
= 5, 27µA; I
F oto,min
= 0mA
I
LED,max
=
76mV
1M
= 76nA; I
LED,min
= 0mA
Der Kurzschlussstrom der Fotodiode ist ca. um den Faktor 70 gr¨
oßer. Beide Str¨
ome gehen
gegen Null f¨
ur keine Beleuchtung.
Messung des Kurzschlussstromes mit Umgebungslicht
Folgende Messung zeigt den gleichen Versuchsaufbau mit Umgebungslicht.
Abbildung 3.5: Kurzschlussstrom mit Umgebungslicht
I
F oto,max
=
200mV
33k
= 6, 06µA
I
LED,max
=
90mV
1M
= 90nA
I
F oto,min
=
6mV
33k
= 180nA
I
LED,min
=
10mV
1M
= 10nA
11
Im Vergleich zur vorherigen Messung hat sich der Fotostrom der Leuchtdiode um ca. 18%
erh¨
oht und der Strom der Fotodiode etwa um 15%. Der Strom, der in der Ausphase der
Sende-LED gemessen wird entspricht in etwa diesen Stromerh¨
ohungen und ist mit dem
Umgebungslicht zu begr¨
unden.
Auswertung der Messungen
Zum qualitativen Vergleich wird der differentielle Innenwiderstand der Sensoren be-
stimmt.
R
F oto
=
U
0
I
K
(3.1)
Laut Datenblatt ¨
andert sich der Innenwiderstand der Fotodiode im Bereich von 16,7 K
bis 4,5 M bei einer Sperrspannung von 5V und einer Beleuchtungsst¨
arke von 10 lx bis
2000 lx.
nur Umgebungslicht
nur Sendelicht
Umgebunslicht + Sendelicht
R
i,F oto
3,6 M
81,6 K
68 K
R
i,LED
10 M
8,2 M
3,6 M
Der differentielle Innenwiderstand der Leuchtdiode ist bei allen Beleuchtungsst¨
arken
gr¨
oßer als der der Fotodiode. Die Spannungsmessungen lassen auf einen viel steileren
Kennlinienverlauf der Leerlaufspannung bei der Leuchtdiode schließen als bei der Foto-
diode, jedoch mit einer anderen spektralen Empfindlichkeit.
Die Strommessungen zeigen, dass der Fotostrom der Leuchtdiode ca. um den Faktor 70
kleiner ist als der, der Fotodiode.
Wie bei den Spannungsmessungen abzulesen ist, besitzt die Leuchtdiode eine sehr große
Spannungssteilheit. Aufgrund dieser großen Spannungssteilheit der Empf¨
anger-LED w¨
urde
sich eine Spannungsmessung anbieten, da so kleine ¨
Anderungen der Helligkeit gut zu de-
tektieren sind. Dennoch m¨
usste man aufgrund des sehr großen differentiellen Innenwi-
derstandes die Spannung mit einer Impedanz von
10M abgreifen. Damit wird das
Messverfahren sehr st¨
oranf¨
allig, da an solchen großen Widerst¨
anden schon St¨
orstr¨
ome in
µA-Bereich zu massiven Messfehlern f¨
uhren k¨
onnen.
Aufgrund des großen Innenwiderstandes der Leuchtdiode, bei nahezu allen Beleuchtungs-
verh¨
altnissen, bietet sich der Betrieb als Stromquelle an. Da die Stromkennlinie flacher
verl¨
auft muss der nachfolgende Messverst¨
arker kleine Str¨
ome (im µ-Ampere Bereich) mit
12
kleinen beleuchtungsabh¨
angigen Strom¨
anderungen detektieren k¨
onnen.
3.1.3 dynamisches Verhalten
In diesem Abschnitt wird untersucht wie sich eine Erh¨
ohung der Taktfrequenz des zu
detektierenden Lichtes auf die Brauchbarkeit einer Leuchtdiode als Fotodiode auswirkt.
Frequenzabh¨
angigkeit der Leuchtdiode
Wie bei nahezu allen Halbleiterbauelementen sind unter bestimmten Betriebsbedingun-
gen die parasit¨
aren Kapazit¨
aten nicht mehr zu vernachl¨
assigen. Somit stellt sich bei einer
Leuchtdiode die Frage bis zu welcher maximalen Frequenz die internen Kapazit¨
aten ver-
nachl¨
assigt werden k¨
onnen. Da Leuchtdioden aus Hetero¨
uberg¨
angen bestehen, ist es sehr
schwierig die Bauteilparameter anzugeben, die einen direkten Einfluss auf die nachfolgend
beschriebenen Effekte haben, dieser Parameter der Leuchtdiode wird im Folgendem, in
Analogie zur Fotodiode, mit Sperrschichtkapazit¨
aten bezeichnet. Die Sperrschichtkapazit¨
at
ist im Plattenkondensatormodell durch folgende Formel beschrieben.
C
s
=
0 r
A
w
.
(3.2)
A beschreibt die Fl¨
ache des Halbleiter ¨
Ubergangs und w die Ausdehnung der Raumla-
dungszone.
Es wird bei diesem Versuch die Leerlaufspannung der beiden Sensoren in einer abgedun-
kelten Umgebung gemessen, die Sende - LED wird mit 1KHz getaktet.
Channel 1 (gelb) : Leerlaufspannung Fotodiode
Channel 2 (blau) : Leerlaufspannung LED-Empf¨
anger
Channel 3 (gr¨
un) : Sendetakt LED-Sender
13
Abbildung 3.6: Leerlaufspannung abgedunkelt
Die Anstiegszeiten der Fotodiode haben sich nur minimal vergr¨
oßert, wobei die Ab-
fallzeiten schon st¨
arker ausgepr¨
agt sind. Dieser Abh¨
angigkeit kann man bei der Fotodiode
entgegenwirken, indem man sie mit einer Sperrspannung beaufschlagt und somit die Sperr-
schichtkapazit¨
aten verkleinert. In Analogie zu Gleichung 3.2 wird bei Anlegen einer Sperr-
spannung die Raumladungszone und damit w gr¨
oßer und dadurch C
s
kleiner. Dieses hat
keinen Einfluss auf den Fotostrom, weil dieser ja ein Teil des Sperrstroms ist. Dadurch wird
lediglich der Dunkelstrom vergr¨
oßert - aber in Gr¨
oßenordnungen, die keinen Einfluss auf
das Messergebnis haben. Bei der Empf¨
anger-LED hingegen sieht man in den Anstiegszeiten
sowie in den Abfallzeiten eine deutliche Vergr¨
oßerung. Dieses l¨
asst auf gr¨
oßere Sperrschicht-
kapazit¨
aten schließen. Ob bei einer Leuchtdiode der Betrieb mit einer Sperrspannung zu
¨
ahnlichen Effekten f¨
uhrt ist fraglich. Hinzu kommt, dass der Hersteller der eingesetzten
Leuchtdiode die Sperrspannung mit maximal 12V spezifiziert und vorschreibt, dass diese
nur kurzzeitig angelegt werden d¨
urfen. Deswegen wird von dieser M¨
oglichkeit Abstand ge-
nommen.
Aus diesem Grund muss hier eine Sendefrequenz deutlich kleiner als 1KHz gew¨
ahlt werden
oder eine passende aktive oder passive Entladung der Kapazit¨
aten realisiert werden. Da in
dieser Arbeit die Empf¨
anger-LEDs Licht detektieren sollen, welches f¨
ur die Wahrnehmung
des menschlichen Auges ausgelegt ist, ist die Wahl der Betriebsleuchtfrequenz mit mindes-
tens 60Hz zu w¨
ahlen und damit unkritisch was die Auswirkung der Kapazit¨
aten angeht.
Doch sobald die Sende-LEDs, aus Gr¨
unden der Leistungsoptimierung, mit einer PWM
14
betrieben werden, ist der Punkt einer gezielten Optimierung noch einmal n¨
aher zu be-
trachten.
spektrale Fotoempfindlichkeit
Die spektrale Fotoempfindlichkeit eines Sensors gibt die Ausbeute der einfallenden Pho-
tonen zu den generierten Elektronen, bei einer bestimmten Wellenl¨
ange, an.
Inwieweit lassen sich nun qualitative Aussagen ¨
uber die spektrale Empfindlichkeit einer
Leuchtdiode als Lichtsensor machen. Das relative spektrale Abstrahlverhalten des betrach-
teten Leuchtdiodentyps LA E67F ist wie folgt beziffert :[11]
V () = spektrale Augenempfindlichkeit / Standard eye response curve
I
rel
= f (); T
A
= 25
C; I
F
= 50mA
Abbildung 3.7: Relative spektrale Emission
Da die Wellenl¨
ange des abgestrahlten Lichtes, die eine Leuchtdiode abgibt, durch ihren
physikalischen Aufbau bestimmt ist, n¨
amlich durch den Bandabstand, kann man hierbei
"...in erster und ausreichend guter N¨
aherung davon ausgehen, dass die spektrale Empfind-
lichkeit der Leuchtdiode vergleichbar mit dem spektralem Abstrahlverhalten ist..."
3
. Das
heißt in diesem Fall, dass die spektrale Empfindlichkeit der Leuchtdioden ihr Maximum bei
625 nm hat. Die Empfindlichkeitskurve verl¨
auft sehr steil und halbiert sich bereits schon
bei einem von 25 nm. Somit hat die Leuchtdiode die gr¨
oßte Empfindlichkeit f¨
ur die
Wellenl¨
ange ihres eigenes Lichtes. Das heißt eine rote Leuchtdiode hat ihre gr¨
oßte spektrale
Empfindlichkeit auch wieder bei rotem Licht gleicher Wellenl¨
ange.
Zum Vergleich ist die spektrale Empfindlichkeit der Fotodiode BPW21 dargestellt.[14]
3
Zitat: Prof. Dr. Scheer
15
Abbildung 3.8: Spektrale Empfindlichkeit Fotodiode
Sie halbiert sich bei einem von etwa 180nm.
Zur Beschreibung des generierten Fotostroms eines Lichtsensors kann nun die spektrale
Empfindlichkeit herangezogen werden [2].
I
F oto
= A
0
SR()S()d.
(3.3)
SR() beschreibt die spektrale Empfindlichkeit als Funktion der Wellenl¨
ange eines Sensors.
S() ist die Spektralfunktion der Lichtquelle.
A ist die effektive Fl¨
ache des Sensors.
Abstrahlverhalten
Es ist anzunehmen, dass die Geometrie der Leuchtdiode Einfluss auf das Abstrahlver-
halten hat, und somit auch das einfallende Licht nicht zu 100% auf die lichtempfindliche
Fl¨
ache im inneren der Leuchtdiode f¨
allt. Dieses l¨
asst sich am Abstrahlverhalten der Leucht-
diode in Abb. 3.9 ablesen.[11]
I
rel
= f (); T
A
= 25
C
16
Abbildung 3.9: Abstrahlcharakteristik
Es ist zu erkennen, dass die Leuchtdiode im Abtrahlverhalten einem Cosinusstrahler
sehr ¨
ahnelt. Die minimalen Abweichungen die hierbei entstehen sind im weiteren mit der
Geometriekonstanten C
LED,out
beziffert, das Einfallverhalten des Lichts in die Leuchtdiode
wird mit der Geometriekonstanten C
LED,in
beschrieben.
Die geometrischen Gr¨
oßen der Fotodiode, die ebenfalls das einfallende Licht der Fotodiode
beeinflussen, werden mit der Konstanten C
F oto
beschrieben (Kennlinie: Directional Cha-
racteristics [14]). Sie k¨
onne jeweils maximal 1 werden.
Absch¨
atzung der spektralen Fotoempfindlichkeit einer Leuchtdiode
Nun werden die Messungen aus 3.1.2 f¨
ur den "Fotostrom ohne Umgebungslicht" heran-
gezogen.
I
F oto,max
= 5, 27µA und I
LED,max
= 76nA bei einer Wellenl¨
ange von 625nm.
Die spektrale Empfindlichkeit SR() aus Gl.3.3 setzte sich aus der spektralen Fotoemp-
findlichkeit des Sensors und der relativen Empfindlichkeit S
Rel
aus Abb. 3.8 zusammen.
Die Daten f¨
ur die Fotodiode finden sich im Datenblatt wieder :
A
F oto
= 7, 34mm
2
; S
,F oto
= 0, 34
A
W
; S
Rel,F oto
(625nm) = 0, 7
Diese Werte und Konstanten f¨
ur = 625nm in Gl.3.3 eingesetzt ergibt sich f¨
ur die Foto-
diode:
5, 27µA = 7, 34mm
2
· C
F oto
· C
LED,out
· 0, 7 · 0, 34
A
W
· S(625nm) · 625nm.
(3.4)
17
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2006
- ISBN (eBook)
- 9783836603706
- DOI
- 10.3239/9783836603706
- Dateigröße
- 4.4 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Bergische Universität Wuppertal – Fachbereich E - Elektrotechnik, Informationstechnik, Medientechnik, Studiengang Electrical Engineering
- Erscheinungsdatum
- 2007 (Juni)
- Note
- 1,3
- Schlagworte
- blinkleuchte lumineszenzdiode ausfall technik zustandsüberwachung photoeffekt elektrotechnik fahrzeugtechnik fotoempfindlichkeit schaltungsentwurf leuchtioden
