LED Temperaturabhängigkeit

[Klabauk]

Hallo,

LEDs sind Halbleiter und somit Temperaturabhängig, alles klar.

Aber wie ist das denn? Wenn meine LED warm wird und der Durchlasswiderstand sinkt fällt also mehr Spannung über dem Vorwiderstand ab und der LED Strom (sowie auch der Strom durch den Vorwiderstand) insgesamt steigt.

Soweit korrekt?

Meine Frage:
- Wenn nun der Strom durch die LED, wegen der Erwärmung, steigt, steigt doch auch meine Lichtleistung, richtig? Also obwohl weniger Spannung über der LED abfällt, wird die LED heller, korrekt?

danke!

[Borax]

Wenn meine LED warm wird und der Durchlasswiderstand sinkt fällt also mehr Spannung über dem Vorwiderstand ab und der LED Strom (sowie auch der Strom durch den Vorwiderstand) insgesamt steigt.

Ja.

Wenn nun der Strom durch die LED, wegen der Erwärmung, steigt, steigt doch auch meine Lichtleistung, richtig? Also obwohl weniger Spannung über der LED abfällt, wird die LED heller, korrekt?

Nein, eher nicht. Die Lichtleistung ist in erster Linie von der eingespeisten elektrischen Leistung abhängig. Und wenn die Spannung sinkt aber der Strom steigt, ist ja noch nicht gesagt, ob was dann die Leistung (Produkt aus Spannung und Strom) macht. Bei Verwendung von Vorwiderständen steigt aber der Strom meist überproportional zur Absenkung der Spannung, so dass die eingespeiste elektrische Leistung steigt und dadurch in der Tat eine größere Lichtleistung erzeugt wird. Aber es gibt auch noch einen gegenläufigen Effekt: Je mehr Leistung (und Temperatur), desto ineffizienter die LED. So kann es durchaus passieren, dass obwohl die eingespeiste elektrische Leistung steigt die Temperatur dabei so stark steigt, dass die daraus resultierende Effizienzminderung so groß wird, dass die erzeugte Lichtleistung sogar sinkt.

[Loong]

Die Lichtleistung ist in erster Linie von der eingespeisten elektrischen Leistung abhängig.

Das ist nicht richtig.

Die "Lichtleistung", also die Menge der erzeugten Photonen, ist von der Anzahl der erfolgreichen Rekombinationen von Elektronen und "Löchern" in der Raumladungszone der LED abhängig. Diese ist erstens von der Anzahl der eingespeisten Elektronen pro Zeiteinheit, also dem durchfließenden Strom, und zweitens von der Temperatur abhängig. Bei steigender Temperatur fällt die "Erfolgsquote" - sieht man an den Temperaturkurven in den LED-Datenblättern.

Die Spannung tut dabei nix zur Sache.

[Borax]

Rein physikalisch hast Du natürlich völlig Recht. Aber die Anzahl der eingespeisten Elektronen pro Zeiteinheit ist ja auch wieder von der Spannung abhängig (bei zu geringer Spannung wird die Bandlücke nicht überwunden und es gibt gar kein Photonen), daher ist die Lichtleistung doch wieder (indirekt) von der Spannung abhängig. Bei dem hier betrachteten speziellen Fall (Betrieb an konstanter Spannung mit Vorwiderstand) bin ich jetzt aber auch nicht sicher, welcher Effekt hier die 'Hauptrolle' spielt...

[Loong]

Hallo...

Die Energiedifferenz der Bandlücke ist temperaturunabhängig. Und zwar so sehr, daß man sich deren Konstanz als Spannungsreferenz zunutze macht. Die Energiedifferenz der Bandlücke bestimmt die Energie der bei der Rekombination entstehenden Photonen, die Quote der erfolgreichen Rekombinationen deren Anzahl.

Was sich bei Temperaturänderungen mit verändert, ist der Widerstand des Halbleitermaterials, aus dem die LED besteht (genaugenommen bestehen moderne Hochleistungs-LEDs aus einem Compound verschiedener Halbleitermaterialien, die N-Schicht ist anders als die P-Schicht). Im Gegensatz zu normalen Leitern sinkt bei Halbleitern der Widerstand mit steigender Temperatur.