Der LED-Versuch geht weiter!

[Bernhard_Kr_mer]

Hallo,

Die Geschichte mit meinen LED-Versuchen geht weiter. Jetzt habe ich den Widerstand, die Helligkeit und die Farbe der Diode in Abhängigkeit von der an ihr angelegten Spannung untersucht und eine Hypothese entwickelt, mit der das zusammenhängen kann. Was haltet Ihr davon?

Mein Versuchsobjekt war eine gelbe 3,5mm Leuchtdiode, mit gelb eingefärbten Glas.

Zum Widerstand: Ab ~1,5 V nimmt der Widerstand der Diode ab, d.h. es fließt ein Strom

Zur Helligkeit: Ab ~1,5 V fängt die Diode an, ganz leicht zu glimmen. Bei ~ 3 V ist die sichtbare Helligkeit am höchsten. Dann nimmt die Helligkeit wieder ab, bis bei etwa 10 V die Diode ausgeht oder nur noch glimmt.

Zur Farbe: Ab ~ 4 V wird die gelbe Diode langsam rötlich, bei 6 V ist sie richtig dunkelrot.

Meine Hypothese: Ich weiß bislang nur, daß die Lichtaussendung durch Rekombination von „Löchern“ und Elektronen in der Sperrschicht passiert. Folgendes habe ich mir jetzt überlegt.
Licht wird mit einer bestimmten Wellenlänge ausgesendet. Diese Wellenlänge resultiert aus der Energie der Elektronen, die rekombinieren. Es gibt da die tolle Formel

Energie = Plank’sche Konstante * Frequenz
E = h * f

Die Energie ist in eV angegeben. 1 eV ist die Energie eines Elektrons, das der Spannung 1V ausgesetzt ist.
Fängt die Diode bei 1,5 V an, gelb zu glimmen, könnte das bedeuten:
Bei 1,5 V führte man die Elektronen eine Energie von 1,5 eV zu, was der Frequenz von Violetten Licht entspräche. Vielleicht merke ich ja nicht, daß das Licht eigentlich eher violett denn gelb ist, weil die Diode gelb eingefärbt ist.
Bei drei Volt hingegen hätten die Elektronen 3 eV, was rotem Licht entspräche. Ab 4 Volt wird meine Diode ja auch wirklich sichtbar rot.
Die Helligkeit würde nach meiner Hypothese dann nach 3V gar nicht abnehmen, sondern es würde Infrarotes Licht entstehen, das man nicht sieht. Je größer der infrarote Anteil, umso dunkler erschiene die Diode dann (obwohl sie es nicht wäre).
(Sonst könnte ich mir die abnehmende Helligkeit nicht erklären).

Leider vermisse ich in meiner Hypothese die Sperrschichtspannung und die Aussage, warum bestimmte Halbleiterlegierungen eine bestimmte Wellenlänge abgeben.

Was haltet Ihr davon? Bin ich auf dem richtigen Weg oder habe ich mal wieder total daneben gedacht?
Mich würde doch brennend interessieren, warum die Dinge sich so verhalten, wie sie es tun.

Viele Grüße

Bernhard

[Moriarty_1409cb]

Ich persönlich finde das sehr gut, wenn sich jemand Gedanken macht, aber warum schnappst Du Dir nicht einfach ein Buch und liest es nach ? Eine bestimmte Leuchtdiode immer nur Licht in einem bestimmten Frequenzbereich erzeugen, aufgrund der sogenannten Bandlücke, die für jeden Halbleiter festgelegt ist.

Gruß
Moriarty

[AnnJabusch_2320f9]

jugend forscht? (o.w.t.)
nix

[Joerg_Rehrmann]

Hallo Bernhard,
sei froh, daß es kein LED-Schutzgesetz gibt

Zur Helligkeit: Ab ~1,5 V fängt die Diode an, ganz leicht zu
glimmen. Bei ~ 3 V ist die sichtbare Helligkeit am höchsten.

Die normale Arbeitsspannung einer gelben LED, bei der dann auch der maximal zulässige Strom fließt liegt bei ca. 2,1 Volt. Mit 3 Volt wird die Diode bereits überlastet.

Dann nimmt die Helligkeit wieder ab, bis bei etwa 10 V die
Diode ausgeht oder nur noch glimmt.

Vermutlich glimmt der Bonddraht bevor er durchbrennt.

Zur Farbe: Ab ~ 4 V wird die gelbe Diode langsam rötlich, bei
6 V ist sie richtig dunkelrot.

da glüht sie dann richtig

Die Energie ist in eV angegeben. 1 eV ist die Energie eines
Elektrons, das der Spannung 1V ausgesetzt ist.
Fängt die Diode bei 1,5 V an, gelb zu glimmen, könnte das
bedeuten:
Bei 1,5 V führte man die Elektronen eine Energie von 1,5 eV
zu, was der Frequenz von Violetten Licht entspräche.

Das wäre die theoretische Obergrenze

Vielleicht merke ich ja nicht, daß das Licht eigentlich eher
violett denn gelb ist, weil die Diode gelb eingefärbt ist.
Bei drei Volt hingegen hätten die Elektronen 3 eV, was rotem
Licht entspräche. Ab 4 Volt wird meine Diode ja auch wirklich
sichtbar rot.

Hier liegst Du falsch. Mit zunehmender Energie würde sich das Licht in den UV-Bereich verschieben.

Die Helligkeit würde nach meiner Hypothese dann nach 3V gar
nicht abnehmen, sondern es würde Infrarotes Licht entstehen,
das man nicht sieht. Je größer der infrarote Anteil, umso
dunkler erschiene die Diode dann (obwohl sie es nicht wäre).
(Sonst könnte ich mir die abnehmende Helligkeit nicht
erklären).

Bei starker Überhitzung des Kristalles kann sich die Farbe schon mal verändern. Außerdem nimmt auch der Wirkungsgrad stark ab, sodaß die LED wieder dunkler wird. Im Impulsbetrieb nimmt die Helligkeit mit zunehmender Spannung nicht (so schnell) ab, solange die LED nicht überlastet wird.

Jörg

[Norbert_Mielke_36ddfb]

Hallo,

Mein Versuchsobjekt war eine gelbe 3,5mm Leuchtdiode, mit gelb
eingefärbten Glas.

die gehäuse einer LED sind aus kunststoff

Zum Widerstand: Ab ~1,5 V nimmt der Widerstand der Diode ab,
d.h. es fließt ein Strom

yep

Zur Helligkeit: Ab ~1,5 V fängt die Diode an, ganz leicht zu
glimmen. Bei ~ 3 V ist die sichtbare Helligkeit am höchsten.
Dann nimmt die Helligkeit wieder ab, bis bei etwa 10 V die
Diode ausgeht oder nur noch glimmt.

kein wunder mit 10 Volt grillts du den halbleiter in der LED, es dürfte der glühfarbe 1000K entsprechen

Zur Farbe: Ab ~ 4 V wird die gelbe Diode langsam rötlich, bei
6 V ist sie richtig dunkelrot.

endsprechend glühfarbe 400K dunkelkirschorange…

ciao norbert

[Bernhard_Kr_mer]

Bedeuted das, daß…
Hallo,

die gehäuse einer LED sind aus kunststoff

Das war mir klar, aber ich fand das Wort Glas in dem Moment, als ich den Artikel geschrieben habe, irgendwie passender. Trotzdem danke!

kein wunder mit 10 Volt grillts du den halbleiter in der LED,
es dürfte der glühfarbe 1000K entsprechen

Bedeuted das, daß die Halbleitertemperatur in dem Moment bei 1000 K gelegen hat und dadurch die LED rot wurde? Dann wundern mich nur 2 Dinge:

1. Das muß eine ziemlich kleine Stelle gewesen sein, die so heiß wurde. An der Oberfläche blieb die LED während des ganzen Versuches relativ kühl. Dagegen spricht aber, wie intensiv rot sie geleuchtet hat.
2. Meines Wissens nach gehen bei solchen Temperaturen Halbleiterstoffe kaputt.

Wenn es auch jemand geschrieben hat: Mir ist die LED nicht durchgebrannt.

Viele Grüße

Bernhard

[Norbert_Mielke_36ddfb]

Hallo,

1. Das muß eine ziemlich kleine Stelle gewesen sein, die so
   heiß wurde. An der Oberfläche blieb die LED während des ganzen
   Versuches relativ kühl. Dagegen spricht aber, wie intensiv rot
   sie geleuchtet hat.

es duaert etwas , bis die joule an heizenergie durch den kunststoff diffundieren, licht ist flotter

2. Meines Wissens nach gehen bei solchen Temperaturen
   Halbleiterstoffe kaputt.

naja, war auch nur ne schätzung der Temp, meinerseits

Wenn es auch jemand geschrieben hat: Mir ist die LED nicht
durchgebrannt.

aber die lebensdauer (normal 20.000 h) dürfte abgesunken sein

ciao norbert

[Uwi]

was bringt das?
Hallo,
Deine Versuche zeugen schon von einem gewissen Diletantismus.
Zumindest die Schlußfolgerungen sind ziehmlicher Unsinn,
Halbleiterphysik ist weitaus komplizierter als Deine trivialen
Vorstellungen davon.

Mein Versuchsobjekt war eine gelbe 3,5mm Leuchtdiode, mit gelb
eingefärbten Glas.
Zum Widerstand: Ab ~1,5 V nimmt der Widerstand der Diode ab,
d.h. es fließt ein Strom

Das ist soweit normal. LED verhalten sich prinzipiell wie alle
Dioden, die auf pn-Übergang basieren. Sie haben eine
Schwellspannung. Oberhalb der Schwellspannung nimmt der Strom
sehr schnell zu (exponetielle Kennlinie), bis zu Zerstörungs-
grenze.
Bei höheren Strömen kommen aber gewisse Effekte dazu, die
das Verhalten beeinflussen.
Zunächst haben bei hohen Strömen auch die (ohmschen) Leitungswiderstände eine gewissen Einfluß. Die Kennlinie wird
dann also dadurch beeinflußt. Außerdem erwärmt sich der Chip,
so daß die Temp. weit über den normalen spezifizierten Bereich
liegt. Wahrscheinlich erhöht das den Widerstand auch.
Die hohe Chiptemp. führt auch dazu, daß die LED nicht mehr in
dem Bereich emmitiert, für den sie eigentlich gebaut ist.
Die Farbe verschiebt sich in Richtung rot, aber der Wirkungs-
gad nimmt stark ab.

Zur Helligkeit: Ab ~1,5 V fängt die Diode an, ganz leicht zu
glimmen. Bei ~ 3 V ist die sichtbare Helligkeit am höchsten.

Für LED ist der Strom die primäre Größe, die bei der
Ansteuerung von Bedeutung ist!!!
Für Normale LED ist der Nennstrom 20mA. Ungefähr bei diesem
Strom haben die LED ein optimalen Wirkungsgrad.
Bei höheren Strom nimmt die Helligkeit noch zu, bis wegen der
hohen Temp. der Wirkungsgrad so schlecht wird, daß die
Hellgkeit wieder abnimmt.
Diesem Effekte kann durch Kühlung aber entgegengewirkt werden.

Dann nimmt die Helligkeit wieder ab, bis bei etwa 10 V die
Diode ausgeht oder nur noch glimmt.

Da wirken im Halbleiter sekundäre Effekte. Außerdem können
womöglich tatsächlich auch die Bonddrähte glühen??

Zur Theorie hat ja schon Moriaty was geschrieben.
Da es auch sehr lange her ist, daß ich mich mit solcher
Theorie beschäftigen mußte, schreibe ich hierzu aber nichts weiter.

Die Halbleiterphysik ist ziehmlich kompliziert. So einfache
Erklärungen sollte man als Student deshalb nicht unters Volk
bringen. Du kannst Dich darüber aber sicher auch übers Internet
schlau machen. Wirkliches verstehen erfodert aber die Hand-
habung recht aufwendiger Mathematik, die verschiedene Modelle
beschreibt.
Gruß Uwi

Zur Farbe: Ab ~ 4 V wird die gelbe Diode langsam rötlich, bei
6 V ist sie richtig dunkelrot.
Meine Hypothese: Ich weiß bislang nur, daß die Lichtaussendung
durch Rekombination von „Löchern“ und Elektronen in der
Sperrschicht passiert. Folgendes habe ich mir jetzt überlegt.
Licht wird mit einer bestimmten Wellenlänge ausgesendet. Diese
Wellenlänge resultiert aus der Energie der Elektronen, die
rekombinieren. Es gibt da die tolle Formel
Energie = Plank’sche Konstante * Frequenz
E = h * f
Die Energie ist in eV angegeben. 1 eV ist die Energie eines
Elektrons, das der Spannung 1V ausgesetzt ist.
Fängt die Diode bei 1,5 V an, gelb zu glimmen, könnte das
bedeuten:
Bei 1,5 V führte man die Elektronen eine Energie von 1,5 eV
zu, was der Frequenz von Violetten Licht entspräche.
Vielleicht merke ich ja nicht, daß das Licht eigentlich eher
violett denn gelb ist, weil die Diode gelb eingefärbt ist.
Bei drei Volt hingegen hätten die Elektronen 3 eV, was rotem
Licht entspräche. Ab 4 Volt wird meine Diode ja auch wirklich
sichtbar rot.
Die Helligkeit würde nach meiner Hypothese dann nach 3V gar
nicht abnehmen, sondern es würde Infrarotes Licht entstehen,
das man nicht sieht. Je größer der infrarote Anteil, umso
dunkler erschiene die Diode dann (obwohl sie es nicht wäre).
(Sonst könnte ich mir die abnehmende Helligkeit nicht
erklären).

Leider vermisse ich in meiner Hypothese die
Sperrschichtspannung und die Aussage, warum bestimmte
Halbleiterlegierungen eine bestimmte Wellenlänge abgeben.
Was haltet Ihr davon? Bin ich auf dem richtigen Weg oder habe
ich mal wieder total daneben gedacht?
Mich würde doch brennend interessieren, warum die Dinge sich
so verhalten, wie sie es tun.

Viele Grüße

Bernhard

[mafeu]

autsch…

Wenn es auch jemand geschrieben hat: Mir ist die LED nicht
durchgebrannt.

aber die lebensdauer (normal 20.000 h) dürfte abgesunken sein

Sacht mal, was sind das hier für absurde Versuche? *grübel*

Nicht nur die Lebensdauer, sondern auch die bei Nennstrom abgestrahlte Helligkeit dürfte sehr nachgelassen haben.

Man kann LEDs zwar mit hohen Strömen pulsen, um die Helligkeit physiologisch zu erhöhen, aber per Gleichstrom…? Nee. Die ist hin.

Was ist nur aus „Jugend forscht“ geworden…

Markus

[mafeu]

Die Antwort ist…42? Nee, Ich kann nicht mehr…!
Hallo Uwi!

Zumindest ein Sternchen von mir!

Und zu Bernhard und anderen…:

Ich hatte ja schon die Frage gestellt, was man heute als E-Technik-Student noch lernt…

Ich möchte hier auch wirklich niemandem auf die Füße treten(!), aber wenn ich jetzt so Sachen lese wie „…ab 1,5 Volt bei LED Widerstand … leuchtet dunkelrot…“ usw., da sträuben sich mir echt die Nackenhaare!

Aus Spaß hatte ich in meinem Posting nach einer bistabilen Kippstufe mit einem „555“ gefragt (ich habe es selber aus Spaß entwickelt, und es funktioniert!), aber inzwischen glaube ich, es kennt keiner mehr diesen IC oder die überhaupt die Grundlagen der ->praktischenselbst

[Hick_4d611f]

Hallo Bernhard,

Dein Experiment ist genau richtig, nur das Datum ist falsch. Versuchs bitte nochmal am 01.04.2003.

Gruß Uwe P.

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

[Nick_Hauser]

HI,

es müsste noch dringend untersucht werden wie lange eine LED hält,wenn Diese auf eine entladene Batterie gelegt wird.

nicki

[Kalle_c95cf9]

Neuer Test!
Hallo an alle!
Ich wohne in der sechsten Etage und habe eben folgendes Experiment gemacht. Ich habe eine Schottky-Diode und eine LED auf die Balkonbrüstung gelegt. Dann habe ich beide zugleich weggeschnippst.
Das Ergebnis: Die Schottky-Diode war wirklich schneller.

Ich freue mich schon auf die nächsten LED-Berichte :o(

K.

[Bernhard_Kr_mer]

Das finde ich positiv
Hallo Markus,

Ich möchte hier auch wirklich niemandem auf die Füße
treten(!), aber wenn ich jetzt so Sachen lese wie „…ab 1,5
Volt bei LED Widerstand … leuchtet dunkelrot…“ usw., da
sträuben sich mir echt die Nackenhaare!

Zunächst eine ernstgemeinte Frage: Was ist daran falsch, der Diode einen Widerstand zuzuweisen? Es handelt sich dabei um einen Spannungs- bzw Stromabhängigen Widerstand, der mit freien Ladungsträgern im Halbleiter zu tun hat. Und warum sträuben sich Dir die Nackenhaare, wenn ich von einer dunkelroten LED erzähle? Da sage ich nicht mehr, als ich beobachten kann. Was dahinter steckt, möchte ich nur gerne herausfinden!

Markus - *der wirklich noch selber Schaltungen entwirft und
nicht LEDs zum Schmelzen bringt…*

Das finde ich nun wirklich positiv - vor solchen Leuten wie Dir, Markus, habe ich Respekt.
Viele Leute, die sich auch selber mal etwas zusammenbauen, tun dies anhand von Anleitungen und Bausätzen. Selber könnten wohl die wenigsten etwas von Grund auf so entwerfen, daß es auch funktioniert.
Deswegen habe ich mir auch gesagt, ich möchte nie eine Schaltung zusammenlöten, die ich nicht auch bis ins Detail verstanden habe. Gut, ich gebe zu, daß hat zur Folge, daß ich nicht sehr viel zusammenlöte. Und meine Aufbauten mögen jemanden wie Dir lächerlich erscheinen.
Aber es hat sein Positives: Ich habe alle meine bisher gebauten Schaltungen selbst entworfen.

Jetzt bei dem LED-Versuch habe ich Dinge herausgefunden, die ich nicht wußte. Ich hatte vorher geglaubt, eine LED leuchtet immer in seiner Farbe und wenn ich viel mehr als die normalen 20mA über sie abfließen lasse, geht sie kaputt. Aber nichts dergleichen!
Um diese Effekte auszunutzen oder vielmehr in einer selbstenworfenen Schaltung den dadurch entstehenden Problemen aus dem Wege zu gehen, versuche ich die Effekte zu verstehen.

Ich bin also dankbar für jeden Hinweis. Vor allem, wenn er über ein „Jugend forscht? owT“ oder „Das ist Dilletantismus“ hinaus geht. Noch stehe ich am Anfang meiner kleinen Entdeckungen und meines Studiums, nicht am Ende.

Vielen Dank
Bernhard

P.S.: Meine Professoren haben selber auch nicht so viel Ahnung. Deswegen melde ich mich auch bei Euch im Forum. Ich glaube, daß Ihr, besonders Du, Markus, durch viel eigene Erfahrung mir besser antworten könnt als irgendwer.

[Bernhard_Kr_mer]

@ MOD
An den Moderator,

Ist es möglich, die hiesigen Artikel, die nichts mit meiner Anfrage zu tun haben und sich nur über meine ernstgemeinten! Experimente lustig machen, zu löschen?

Schließlich soll das Forum doch bleiben, was es ist:
Ein Ort, wo Fragen beantwortet werden, und keiner, an dem manche Leute zeigen, wie toll sie sind.

Freundliche Grüße

Bernhard Krämer

[Bernhard_Kr_mer]

Warum gerade eine Verschiebung ins Rötliche?
Hallo,

Deine Versuche zeugen schon von einem gewissen Diletantismus.
Zumindest die Schlußfolgerungen sind ziehmlicher Unsinn,
Halbleiterphysik ist weitaus komplizierter als Deine trivialen
Vorstellungen davon.

Okay, Das sehe ich ein. Ich möchte gerne von meinen trivialen Vorstellungen wegkommen. Ich finde es schonmal gut, daß Du mir sagst, daß es nicht so ist, wie ich gedacht habe. Hoffentlich weist Du mir jetzt auch den Weg, wie es besser ist.

Bei höheren Strömen kommen aber gewisse Effekte dazu, die
das Verhalten beeinflussen.
Zunächst haben bei hohen Strömen auch die (ohmschen)
Leitungswiderstände eine gewissen Einfluß. Die Kennlinie wird
dann also dadurch beeinflußt.

Okay

Außerdem erwärmt sich der Chip,
so daß die Temp. weit über den normalen spezifizierten Bereich
liegt. Wahrscheinlich erhöht das den Widerstand auch.

Der Widerstand des Halbleiters sinkt, der Widerstand des Anschlußdrahtes steigt wohl.

Die hohe Chiptemp. führt auch dazu, daß die LED nicht mehr in
dem Bereich emmitiert, für den sie eigentlich gebaut ist.
Die Farbe verschiebt sich in Richtung rot, aber der Wirkungs-
gad nimmt stark ab.

Der Wirkungsgrad nimmt ab, okay. Aber warum verschiebt sich das Spektrum gerade in den roten Bereich? Der blaue Bereich wäre doch viel logischer: Mehr Energie => kürzere Wellenlänge.
So weit ich weiß brauchen blaue Dioden auch mehr Strom. Wahrscheinlich deswegen, nehme ich an? (Gegenprobe: brauchen Infarotdioden denn etwa weniger Strom?)

Für LED ist der Strom die primäre Größe, die bei der
Ansteuerung von Bedeutung ist!!!

Für die Diode ist es doch gleich, ob durch sie ein Strom fließt, wodurch an ihr eine gewisse Spannung abfällt, oder ob eine gewisse Spannung anliegt, wodurch ein gewisser Strom fließt!

Für Normale LED ist der Nennstrom 20mA. Ungefähr bei diesem
Strom haben die LED ein optimalen Wirkungsgrad.

Okay

Bei höheren Strom nimmt die Helligkeit noch zu, bis wegen der
hohen Temp. der Wirkungsgrad so schlecht wird, daß die
Hellgkeit wieder abnimmt.

Warum?

Diesem Effekte kann durch Kühlung aber entgegengewirkt werden.

Wird das in der Praxis also so gemacht ? (-> z.B.Glasfaser Langstreckenübertragung?)

Dann nimmt die Helligkeit wieder ab, bis bei etwa 10 V die
Diode ausgeht oder nur noch glimmt.

Da wirken im Halbleiter sekundäre Effekte. Außerdem können
womöglich tatsächlich auch die Bonddrähte glühen??

Habe ich mir auch schon gedacht. Aber das sah nicht danach aus! Kann ich aber gerne wieder überprüfen.

Zur Theorie hat ja schon Moriaty was geschrieben.
Da es auch sehr lange her ist, daß ich mich mit solcher
Theorie beschäftigen mußte, schreibe ich hierzu aber nichts
weiter.

Schade, Du bist der Einzige, der mir hier bisher wirklich weiterhelfen konnte.

Die Halbleiterphysik ist ziehmlich kompliziert. So einfache
Erklärungen sollte man als Student deshalb nicht unters Volk
bringen.

Keine Angst, ich bringe keine Hypothesen als Wahrheit unter das Volk.

Internet
schlau machen. Wirkliches verstehen erfodert aber die Hand-
habung recht aufwendiger Mathematik, die verschiedene Modelle
beschreibt.

Kein Problem. Her damit.

Viele Grüße

Bernhard

[Uwi]

was generelles
Hallo,
ich möchte hier klar stellen, daß die Ergebnisse der
LED-Versuche allemal real sind.
Wer das nicht glauben will, der sollte es erstmal ausprobieren,
bevor sich jemand lustug macht und damit seine eingene
Unkenntnis herausposaunt.

Es ist also tatsächlich so, daß sich bei starkem Überstrom die
Lichtfrequenz in Richtung rot verschiebt und daß der Spannungaabfall bis in den Bereich 8…10V ansteigt, bevor
die LED wirklich total ausfällt.
Grüne LED leuchten z.B. bei Überstrom gelb.

Zumindest bis zu Spannungen von ca. 5…7 V sind kurzfristig
auch keine Schädigungen festzustellen (LED sind recht robust).

Natürlich hängt das alles auch von Exemplarstreuungen und Typ
ab, ist deshalb aber trotzdem normal.
Gruß Uwi

[Uwi]

Hallo,

Deine Versuche zeugen schon von einem gewissen Diletantismus.

Das bezog sich auf die Art der Versuchsdurchführung und die
Darstellung der Meßergebnisse.
Wenn Du also wirklich was lernen willst, dann erfasse doch mal
einige Kennlinien von verschiedenen Dioden.
Dazu mußt Du einen Strom anlegen und dazu die Spannung
messen (natürlich in Durchlaß und in Sperrichtung).
Der Leckstrom (in Sperrrichtung) ist auch ganz interessant.
Falls es Dir möglich ist, kannst Du auch temperaturversuche
machen. Dazu bei konstantem Strom die Flußspannung und die
Sperrspannung bei verschiedene Temp. messen (z.B. mit
Fön, Heizluftpistole oder noch besser im Ofen).
Auch der Sperrstrom als Funktion der temp. ist interessant.

Als Prüfobjekte empfehle ich Dir folgende Dioden:

1. normale Dioden aus Silizium und wenn Du die beschaffen kannst
   auch aus Germanium
2. Schottkydioden, Transzorbdioden
3. Zenerdioden mit verschiedenen Z-Spannungen
4. LED aller Farben, auch IR-ED
5. Basis-Emitterübergang von Bipolartransistoren (Kleinsignaltr.)
6. Fotodioden (hell und abgedunkelt)
7. wenn Du da rankommst, Avalachedioden
8. Triacs (Obwohl keine Dioden, doch ähnliche BE)
9. Selengleichrichter

Wenn Du dann schon einmal dabei bist, kannst Du ja auch
gleich noch Widerstände, Kaltleiter (Polyswitch),
Heißleiter und was Dir noch so über’n Weg läuft mit ausmessen.

Eine Auswertung in Ecxel (mit Grafik natürlich) kann dann
wirklich recht interessant sein. Die Ergebnisse kannst Du mir
gerne zur Beurteilung und Diskussion zumailen.

Zumindest die Schlußfolgerungen sind ziehmlicher Unsinn,
Halbleiterphysik ist weitaus komplizierter als Deine trivialen
Vorstellungen davon.

Okay, Das sehe ich ein. Ich möchte gerne von meinen trivialen
Vorstellungen wegkommen. Ich finde es schonmal gut, daß Du mir
sagst, daß es nicht so ist, wie ich gedacht habe. Hoffentlich
weist Du mir jetzt auch den Weg, wie es besser ist.

Der Widerstand des Halbleiters sinkt, der Widerstand des
Anschlußdrahtes steigt wohl.

Ja, prinzipiell wird das wohl richtig sein. Möglich, daß als
Folge des überhöhten Stromes auch ein gewissen Sättigungs-
effekt im Halbleiter auftritt (es fehlen Ladungsträger).
Einen Spannungsabfall von bis zu 10V nur durch Bonddrähte
kann ich mir nicht so ganz vorstellen. Vermutlich steigt der
Innenwiderstand im Halbleiter bei hohen Strömen auch an.
Die Sache wäre nur dynamisch zu messen. indem man die
Diode mit einem entsprechend hohen Strom sehr kurz beaufschlagt
und dann mit Oszi den Spannungsverlauf mißt.
Die Sache ist schon ganz interessant und wie Du an den
antworten merkst, glauben viele Leute nicht mal, daß an der LED
eine so hohe Spannung anliegen kann.

Die hohe Chiptemp. führt auch dazu, daß die LED nicht mehr in
dem Bereich emmitiert, für den sie eigentlich gebaut ist.
Die Farbe verschiebt sich in Richtung rot, aber der Wirkungs-
gad nimmt stark ab.

Der Wirkungsgrad nimmt ab, okay. Aber warum verschiebt sich
das Spektrum gerade in den roten Bereich? Der blaue Bereich
wäre doch viel logischer: Mehr Energie => kürzere
Wellenlänge.

Geht eben nicht so einfach. Die Lichtemmision wird durch
Ladungträgerübergänge von diskreten höheren Bändern auf
niedrigere Bänder bewirkt. Die Bandlücken sind eine
materialeigenschaft. Durch die Bandlücke wird die
Schwellspannung bestimmt. hier gilt, je größer die Bandlücke,
desto höher die Energie -> Frequenz.
Bei Übertrom fällt dann eben auch wesentlich mehr Spannung
außerhalb den PN-Überganges ab, welche überhaupt keinen
Anteil an der Emmison hat.
Die hohen Temp. bewirken im Halbleiter sicher verschiedene
Effekte (keine Ahnung welche). Aber auf alle Fälle ist die
Beobachtung der rotverschiebung Fakt. Es müssen also
Übergänge mit niegrigerer Energiediff. stattfinden. Warum das
passiert weiß ich auch nicht. Auf alle Fälle wird die Bandlücke
nicht wegen dem hohen Strom größer.

So weit ich weiß brauchen blaue Dioden auch mehr Strom.

Nein, zunächst ist die Schwellspannung wesentlich höher
(3…4V), was wegen der größeren Bandlücke normal ist.
Der Strom wird eher durch die gewünschte Helligkeit bestimmt.
Wenn der Wirkungsgrad schlecht ist, kann man nur den Strom
erhöhen, was z.B. auch durch eine größere Chipfläche mögl.
ist. Dann kann auch das Material einen gewissen Einfluß haben.
Da ist es aber her so, daß LED im IR und Rot viel mehr
aushalten (hohere Temp. -> höhere ströme) und natürlich
einen besseren Wirkungsgrad haben.

Wahrscheinlich deswegen, nehme ich an? (Gegenprobe: brauchen
Infarotdioden denn etwa weniger Strom?)

Wie gesagt, Strom hängt von vielem ab (Mat. -> Robustheit gegen
Temp., Chipfläche).
Es gibt z.B. GaAs-IR Dioden mit max. Impulsleistung von
mehreren Watt bei Strömen von bis zu 50A.

Für LED ist der Strom die primäre Größe, die bei der
Ansteuerung von Bedeutung ist!!!

Für die Diode ist es doch gleich, ob durch sie ein Strom
fließt, wodurch an ihr eine gewisse Spannung abfällt, oder ob
eine gewisse Spannung anliegt, wodurch ein gewisser Strom
fließt!

Rein theoretisch ist das egal, praktisch ist es aber nicht
vorherzusagen, welcher Strom fließen wird, wenn man eine
Spannung oberhalb der Schwellspannung anlegt. Kann sein es sind
20mA, kann sein es sind gleich 500mA und die Diode raucht gleich.
Das hängt vom Typ, Exemplarstreuung, Temp. ab.
Deshalb immer mit strombegrenzung arbeiten!

Bei höheren Strom nimmt die Helligkeit noch zu, bis wegen der
hohen Temp. der Wirkungsgrad so schlecht wird, daß die
Hellgkeit wieder abnimmt.

Warum?

Genaue Erklärung bin ich mir nicht sicher, lange ist es her.
Vielleicht findet sich ja noch jemand, der sich mit Halb-
leiterphysik besser auskennt. Wenn ich mich recht erinnere hat
das was mit der hohen Bewegungsenergie durch die hohe Temp.
zu tun.

Diesem Effekte kann durch Kühlung aber entgegengewirkt werden.

Wird das in der Praxis also so gemacht ? (-> z.B.Glasfaser
Langstreckenübertragung?)

Glasfaserübertagung wird mit Laser gemacht. Das ist ein
extra Feld (kenne ich mich auch bischen mit aus) und
ja, Laserdioden werden auch gekühlt.
Andere Halbleiter werden ja auch oft gekühlt (passiv mit
Kühlkörpern und auch aktiv (z.B. mit Peltierelementen)
oder auch mit flüss. Stickstoff (z.B. CCD-Kameras für spezielle
Meßtechn. Anwendungen).

Kein Problem. Her damit.

Dann kannst Du Dir ja auch Bücher aus der UNI-Bibl. zum Thema
holen. Da mein Studium 15 Jahre her ist, weiß ich auch nicht,
was das aktuell bei euch im Westen ist.
Gruß Uwi

[Martin_M_383168]

Ich bin kein Student oder besonders schlau oder so. Aber ich habe schon einige LED´s zum explodieren gebracht. - Funktioniert auch mit IC´s… Ich mein hast du dir schon mal klare LED´s angeschaut?? Es ist doch wohl klar, das dis dünne Drähtchen zum Halbleiterkristall irgendwann anfängt zu glühen - naja, ich hab noch nie den Strom gemessen, der vorm Hochgehen fließt - schätzungsweise zerlegt sich der Kristall dabei ja erst in seine (dann gasförmigen?) Bestandteile… oder ist es der Kunststoff…??

Na, ich hör besser auf mein leihenhaftes „Wissen“ zu verbreiten und überlass das Gespräch den Experten…

Martin

[anon92079305]

Hallo,

hier mal ein paar LED-Infos:
http://www.led-info.de/grundlagen/i_led.htm

Besondes interessieren dürfte in diesem Zusammenhang der einflus der Temperatur:
http://www.led-info.de/grundlagen/l_temp.htm

uns Stromstärke:
http://www.led-info.de/grundlagen/l_strom.htm

Gruss
Nils