IR-LED Degenerering?

[Pen]

Jag har problem med IR-LED som degenererar men kan inte riktigt komma fram till orsaken och då är det svårt att hitta rätt åtgärd.

Till saken. På min modelljärnväg använder jag kombinationen IR-LED och IR-Fototransistor för positionsdetektering. Totalt finns 8 IR-LED varav 4 endast står på under körning (sällan) medan 4 står på dygnet runt. Efter några år var jag tvungen att dubbla strömmen i de sistnämnda för att detekteringen skulle fungera. Nu efter ytterligare några år skulle jag behöva höja strömmen igen för att få detekteringen att fungera. De som sällan står på har såvitt jag vet inte degenererat alls.

Från början drevs IR-LED med 20mA av tillåtna 100mA. Därefter med 40mA. Strömmen är kontinuerlig (ingen PWM).

Jag har lite svårt att tro att elektroniken skulle degenerera vid denna måttliga ström, så då kvarstår att plastkroppen "gulnar". Detta är ju ett av de två åldringssymptomen för starka LED-lampor, men kan det verkligen vara så för dessa svaga som dessutom endast lyser i IR-området? Har aldrig märkt någon liknande degenerering för motsvarande LED för synligt ljus. Är IR-ljus speciellt känslig för degenering av plastkroppen?

För fullständighetens skull bör nämnas att de 4 intakta IR-LED inte utsätts för solljus medan de 4 som degenererar får visst solljus på sig.

Aktuell IR-LED: TSAL4400

[rvl]

Svar litet på sidan om... Nån form av modulering och gärna synkron demodulering i mottagaren vore att föredra.

[Pen]

Ja, det håller jag med om. Men det blev bråttom - jag hade ju lovat son-sonen att ta fram min gamla Märklinjärnväg när han fyllde 10 - och så några månader innan blev jag påmind - och ambitionen växte och så blev det MYCKET mer.....

Men det funkade rätt bra att bara peta in fototransistorn i hålen i rälsen och borra in en IR-LED i botten på loken för att detektera passage. Det är ju bara någon centimeters detekteringsavstånd. Det är väl omkring 40 detektorer på plats nu när allt är utbyggt.

Det finns ju färdiga mottagarkretsar för att demodulera IR (har några liggandes), så det skulle säkert gå bra (får rent av plats i rälsen). Men sändarsidan har jag inte hittat något färdigt för och det är rysligt ont om plats inuti en del lok.

[Castor]

För länge sen (70-80-tal) var det problem med vissa optokopplare som degenererade och måste bytas. Om jag kommer ihåg rätt var vissa fabrikat sämre än andra. Jag har trott att man blivit av med den typen av problem, men tydligen inte. Kanske kan vara läge att kolla några olika fabrikat, kör pulståg och kolla stig o falltider så märks nog om några har mer problem än andra.

[Pen]

Mm, jag hittar även artiklar kring 2000 också, men inte med så snabb degenerering under liknande betingelser.

Men jag kommer på att dessa artiklar studerar den optiska uteffekten. Om jag jämför med min epoxy-målade balkong så degraderar den betydligt snabbare från glans till matt än den tonar från blått mot gult.

Mina IR-LED har en koncentrerad spridningsvinkel på 25 grader. Om linsen mattas (mikrokrakelering ?) så ökar rimligen spridningen av ljuset och intensiteten rakt fram degenererar även om den totala uteffekten inte gör det. Kanske är det detta som spökar.

[Icecap]

Jag undrar på hur mottagaren ser ut.

En LED -> fotosensor är ju i grunden en optokopplare och optokopplare har olika CTR (kopplingsratio).

Har man en med låg känslighet kan man antingen kräma på med ström till fotosensorn - eller ha en mottagningskoppling som har högre känslighet.

Det sista är att föredra.

[Pen]

Att öka känsligheten i mottagaren är mycket riktigt en potentiell åtgärd. Men nuvarande känslighet är avvägd så att indirekt solljus inte ska ge falsk signalering. Kanske går det att öka känsligheten lite grann. Men problemet flyttas bara fram i tiden om det är på det sättet att mina IR-LED kommer att fortsätta att degenerera.

Jag upptäckte att solljus och även glödljus innehåller förvånansvärt mycket 950nm ljus. Alla kvarvarande glödlampor i rummet har därför ersatts med dito-LED (som ger absolut inget mätbart 950nm ljus).

[Icecap]

Och just av den orsak används PULSAD ljus normalt...

Oftast med 35kHz eller 38kHz, 10% duty-cycle och upp till 100mA peak-ström på sändarsidan.

Avstämda mottagare finns att köpa off-the-shelf, sändaren kan klaras med en LM555/ICM7555 o lite komponenter.

[Pen]

Det går också att köra IR-LED direkt från en ESP32 (ev via drivtrissa) där man får plats med en sådan. ESP32 fixar både 38kHz bärvåg och modulering med bitström i hårdvara. Så har jag gjort i ett annat bygge.

[gkar]

Allt degenereras, inget nytt under solen. För optokopplare som är samma sak finns det mängder med information.
https://www.we-online.com/catalog/media ... a%20EN.pdf

[Pen]

Tack för artikeln. Det var den bästa jag sett. Mycket bra sammanfattat!

Min IR-LED har dessvärre ingen specad livslängd eller ens "rekommenderad" diodframström. Det finns bara maximal ström specad. Jag kan alltså inte beräkna någon förväntad livslängd, men första omgången körde jag med 20% av max ström under storleksordningen 1.5år och fick en degradering med ca 50%. Jämfört med det som beskrivs i artikeln (och andra rapporter) så känns det ändå som en magnitud fel.

Jag har ingen bättre egen killgissning än att spridningen av ljuset ökar i plastkroppen. Det som skiljer mitt fall från en optokopplare är ett detekteringsavstånd på 70mm vs någon enstaka mm (känsligt för spridning) och en epoxykropp på 2-3 mm vs ingen alls (?) (potentiell källa till spridningsfenomen). Det är som sagt en killgissning.

Men lösningen i mitt fall är ju egentligen rätt enkel. Jag får se till att även dessa 4 IR-LED blir släckta när anläggningen inte körs aktivt. Det retar mig bara att jag inte riktigt vet varför.

[Palle500]

Det är inte så enkelt att plasten i IR-dioden åldras av omgivande solljus?
Kanske även att den blir täck av damm och andra partiklar över tiden.

[Icecap]

Om det är möjligt kan det vara väldigt effektivt att ha ett svart rör på mottagaren, t.ex. en bit svart sugrör.