Richi´s Lab

Blink-LED

Blink-LED

Bei der hier zu sehenden Leuchtdiode handelt es sich um eine Blink-LED. Sie kann direkt mit 5V versorgt werden und regelt dann selbst den Betriebsstrom auf ungefähr 20mA. Im Gehäuse ist neben der Leuchtdiode ein integrierter Schaltkreis enthalten, der die Ansteuerung mit einer Frequenz von 1-2Hz realisiert.

 

Blink-LED Aufbau

Das Gehäusematerial lässt sich thermisch nicht sauber zersetzen, weswegen die Dokumentation durch den transparenten Kunststoff erfolgen muss.

Wie üblich bei bedrahteten Leuchtdioden bildet einer der Anschlusspins eine Fläche, auf der die Halbleiter platziert sind. Das Versorgungspotential des zweiten Anschlusspins überträgt ein Bonddraht.

 

Blink-LED Dies

Die Blink-LED besteht aus zwei Dies, dem Blinkerschaltkreis (0,48mm x 0,46mm) und der Leuchtdiode selbst (0,2mm x 0,19mm).

Das Versorgungspotential kontaktiert den Blinkerschaltkreis, der damit die Leuchtdiode versorgt. Zwei Bonddrähte verbinden den Blinkerschaltkreis mit dem Massepotential.

 

Blink-LED Die

Blink-LED Die

Das Gehäusematerial reduziert die Bildqualität, es sind aber trotzdem die einzelnen Funktionsblöcke zu erkennen.

 

Blink-LED Die Analyse

Der linke Bereich enthält einen RC-Oszillator (gelb). Gut zu erkennen sind die großen Kapazitäten und zwei relativ große Transistoren.

Nach rechts folgen 19 sehr ähnlich strukturierte Blöcke (rot/blau). Teilweise sind die Verbindungen zwischen den Blöcken zu erkennen. Man kann davon ausgehen, dass es sich um Flip-Flops handelt, die als Frequenzteiler arbeiten. Nimmt man an, dass die Blinkfrequenz der Leuchtdiode 2Hz beträgt, dann muss der RC-Oszillator eine Frequenz von 1,05MHz erzeugen. In Anbetracht der kleinen Flächen erscheint der Wert durchaus plausibel. Ein 2Hz-Oszillator würde extrem große Widerstände und Kondensatoren benötigen, die innerhalb eines integrierten Schaltkreises nicht umsetzbar sind.

In der rechten Frequenzteilerkette befindet sich eine abweichende Struktur (weiß). Der Platzierung und der Struktur nach zu urteilen, stellt dieser Block eine Treiberstufe für die Endstufen dar.

Vor den rechten Bondpads sind zwei große Transistoren platziert (hellgrün/dunkelgrün). Anscheinend kann mit diesem Die auch eine Wechselblinkerschaltung realisiert werden. Es ist gut zu erkennen, dass die beiden Transistoren den Stromfluss vom Vcc-Bondpad zu den oberen beiden Bondpads der rechten Kante steuern. Ein Bondpad ist an das verbaute LED-Die angebunden, das andere Bondpad führt zum Massepotential. Da die Ausgänge des Blinkerschaltkreises Stromquellen darstellen, ist es sinnvoll den nicht genutzten Kanal mit dem Massepotential zu verbinden.

 

Blink-LED Stromaufnahme

Die Stromaufnahme bestätigt die bisherigen Annahmen und Erkenntnisse. Der Strom schwankt nur minimal zwischen 17mA und 22mA. In der Dunkelphase lässt die zweite Stromquelle einen ähnlichen Strom zum Massepotential abfließen, wie in der aktiven Phase die erste Stromquelle durch die Leuchtdiode treibt.

Die tatsächliche Blinkfrequenz beträgt 1,23Hz.

 

Blink-LED Takt

An den Anschlüssen der Blink-LED kann man die Störausstrahlung des RC-Oszillators messen. Es lassen sich Impulse mit einem Abstand von 0,85µs beobachten. Da jede Schaltflanke einen Impuls erzeugt, beträgt die zugrunde liegende Frequenz ungefähr 0,59MHz. Mit 19 Flip-Flops ergibt sich eine Frequenz von 1,13Hz, was in Anbetracht der Messgenauigkeit und der Frequenzschwankungen ganz gut mit der oben bestimmten Blinkfrequenz übereinstimmt.

 

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