Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, ich suche eine LED, die sich mit nur 1,3V bereits betreiben lässt. Sie darf zudem auch nicht viel Strom verbrauchen. Besonders hell muss sie auch gar nicht leuchten... Wenn's geht so klein wie möglich ;) am besten SMD... Konkret suche ich die Farben rot und weiß! Gibt es überhaupt LEDs, die mit so wenig Spannung arbeiten können? Ansonsten muss ich nämlich eine wilde Konstruktion bauen, was ich aufgrund von Platzproblemen allerdings vermeiden möchte (RC Car 5cm lang). Vielen Dank DoDo
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In dem Spannungsbereich gibts nur IR LEDs. Rote brauchen meist um die 1,6 Volt, weiße sogar 3,5 Volt. Vielleicht hilft dir aber der Begriff "Joule Thief" weiter. Ein kleines Stück Elektronik mit dem du hinab bis zu 0,3 Volt kommen kannst.
Nimm eine alte Armbandquarzuhr auseinander und benutze die Glühlampe von der Beleuchtung.
Naja, selbst ohne jegliche Verluste im Silizium oder im Bonding brauchte eine dunkelrote LED (750nm) immernoch 1,65V.. (U=h*v/e) ;) Wird also schwierig...
> ich suche eine LED, die sich mit nur 1,3V bereits betreiben lässt. Kein wirkliches Problem: http://www.roithner-laser.com/All_Datasheets/datasheets/leds/eld-1720-535.pdf kommt mit 0.7..0.9V aus, reicht also noch für den unbedingt notwendigen Vorwiderstand. Diese hier funktionieren offiziell ab 1.5V, dürften aber auch mit 1.3V schon leuchten und brauchen keinen Vorwiderstand. http://www.lumex.com/en/products/detail/leds7/thru-hole7/round52/5mm60/electrical_features3/15_volt_leds2/
Eine rote LED kommt mit 1.8V weg, gegeben durch den Bandgap des Materials. Ich wuerd einen Stepup verwenden. zB LT1615, AS1322A, oder so.
Die Lücke scheint nicht so gross uz sein, Lumex ist nun nicht der Riesenglobalplayer geworden.
So einfach ist das mit der Flußspannung, Bandlücke und Farbe nicht. Die einfache Gleichsetzung Photoenenergie zu Durchlaßspannung (siehe Beiterag von jakob2) gibt eine erste Näherung für die Laserschwelle, nicht den Betrieb als LED. Auch eine 650 nm LED kann schon bei 1,5 V schwach leuchten, da ist dann aber auch ungefähr Schluß. Die alten einfachen LEDs haben da eventuell einen niedreigere Spannung. Wenn man die LED dann noch auf 50 C erwärmt könnte man nochmal vielleiht 100 mV runter kommen, aber 1,3 V wird wohl eher nichts. Außer halt IR LEDs, da könnte man vielleicht noch 1 mA durch eine 880 nm LED kreigen und aud den Ausläufern bis 750 nm noch was funzeln sehen. Bei Betreib mit rund 100 mA kann man da immerhin was sehen. Die richtige Lösung ist aber ein Spannungswandler, die gibt es speziell für LED (z.B. Blau an 1,5 V).
@Ulrich: Ja, es ist nur eine erste Näherung.. Aber alles darüber wäre über meinem Horizont und daher fühle ich mich nicht dazu befähigt was zu schreiben. Bin halt auch nur Biochemie-Student mit biophysikalischer Ausrichtung, also hab eigentlich mit Physik und Elektronik nicht so viel zu tun ;)
Ulrich schrieb: > So einfach ist das mit der Flußspannung, Bandlücke und Farbe nicht. Die > einfache Gleichsetzung Photoenenergie zu Durchlaßspannung (siehe > Beiterag von jakob2) gibt eine erste Näherung für die Laserschwelle, > nicht den Betrieb als LED. Versteh ich nicht, der Zusammenhang Photonenenergie --> Bandübergang ist doch eigentlich fest gegeben (s. o.):
bzw.
Oder? Da ist es doch erstmal egal, ob HL-Laser, normale LED oder sonstwas. Und die Laserschwelle ist doch in Bezug auf die Verluste und Verstärkung im Resonator zu verstehen, hat meiner Meinung nach erstmal nichts mit der Wellenlänge, sondern mit der emittierten Leistung zu tun. > Auch eine 650 nm LED kann schon bei 1,5 V > schwach leuchten, da ist dann aber auch ungefähr Schluß. Denkste? Sicher sind die Energieniveaus etwas unscharf - vor allem bei Halbleitern - aber im Größenbereich von einigen 100 mV? Außerdem erhält man nach obiger Beziehung dann auch eine andere Wellenlänge. Für 650 nm sind rein rechnerisch 1,9 V nötig. Oder andersrum: Mit 1,5 V kommt man auf ca. 830 nm - was i.d.R. nicht mehr wahrzunehmen ist. (Ich lass mich allerdings von Klügeren überstimmen :-) )
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Micha K. schrieb: > >> Auch eine 650 nm LED kann schon bei 1,5 V >> schwach leuchten, da ist dann aber auch ungefähr Schluß. > > Denkste? Sicher sind die Energieniveaus etwas unscharf - vor allem bei > Halbleitern - aber im Größenbereich von einigen 100 mV? Außerdem erhält > man nach obiger Beziehung dann auch eine andere Wellenlänge. Für 650 nm > sind rein rechnerisch 1,9 V nötig. Oder andersrum: Mit 1,5 V kommt man > auf ca. 830 nm - was i.d.R. nicht mehr wahrzunehmen ist. > > (Ich lass mich allerdings von Klügeren überstimmen :-) siehe bild, die LED leuchtet beim 1.49475V (gerät mit 0.0035% genaugkeit).
Die Spannung ab der bei einer Diode ein meklicher Strom fleißt ist deutlich kleiner als der Bandabstand. Bei Silzium ist das Bandgap bei etwa über 1.1 V (je nachdem was man da genau nimmt 1.12 V bis 1,2 V). Die typischen Durchlaßspannung eine Siliziumdiode ist aber mehr bei 0,7 V. Auch für LEDs ist das nicht viel anders, obwohl hier der Unterschied kleiner ist. Wenn bei einer Diode die Spannung (ohne den Verlust an den Kontakten) den Bandabstand erreicht hat man etwa die Besetzungsinversion erreicht, eine Vorraussetzung für Laserbetrieb. Durch die Verluste muß die Laserschwelle noch etwas höher liegen. Für eine LED ist das aber kein Problem auch schon vor der Besetzungsinversion zu leuchten. Es ist nur so, das dann der Wirkungsgrad nicht besonders hoch ist, so wie bei vielen alten LEDs. Es gibt auch die Tendenz, dass neuere LEDs mit hohen Wirkungsgrad bei gleicher Wellenlänge eine etwas höhere Spannung haben weil sie näher an die Besetzungsinversion herankommen. Das Bändermodel wird dabei oft auch noch falsch Beschriftet. Die richtige Skala ist dabei die freie Energie, nicht nur einfach Energie. Bei der Rekombination eines Elektron-Loch-Paares im Silizium wird z.B. eine Energy von rund 1,5 eV als Wärme freigesetzt, obwohl der Bandabstand nur 1,2 eV bei Raumtemperatur ist. Um die Verwirrung richtig groß zu machen, ist es theoretisch für LEDs möglich auch bei einer Spannung unterhalb des Bandgaps noch eine Quantenwirkungsgrad nache 1 (und damit einen energetischen Wirkungsgrad von etwa über 1) zu erreichen. Das liegt daran, dass Licht halt auch Entropie transportiert, und damit wie Wärme zu zählen ist. Ich wüßte nicht das dieses paradoxon schon wirklich erreicht ist, aber einige Typen im mittleren IR kommen da schon ziehmlich nahe ran. Wenn ja hätte man das vermutlich mitbekommen: ein LED mit über 100% Wirkungsgrad gibt ja eine hübsche Schlagzeile.
Verstehe ich das jetzt richtig: Die eingeleitete Flussspannung kann geringer sein als der Bandabstand, ein paar Elektronen / Löcher nutzen dann die vorhandene thermische Energie zum Rekombinieren (was bei weitem aber nicht für alle Elektronen-Loch-Paare reicht) - so dass man ein (nur) schwaches Leuchten erhält? Das würde den "Unterschied" zwischen Theorie (= Formel) und Praxis erklären. > Für eine LED ist das aber kein Problem auch schon vor der > Besetzungsinversion zu leuchten. Allerdings versteh ich immer noch nicht, was eine LED mit Besetzungsinversion zu tun haben soll. Eine LED nutzt doch die spontane Emission - Besetzungsinversion ist dafür doch unnötig. > Um die Verwirrung richtig groß zu machen, ist es theoretisch für LEDs > möglich auch bei einer Spannung unterhalb des Bandgaps noch eine > Quantenwirkungsgrad nache 1 (und damit einen energetischen Wirkungsgrad > von etwa über 1) zu erreichen. Das liegt daran, dass Licht halt auch > Entropie transportiert, und damit wie Wärme zu zählen ist. Aber das Licht wird abgestrahlt, und nicht empfangen. Wenn es jetzt zusätzlich Energie transportiert, müsste es ja genau andersrum sein, die Spannung muss um einiges größer sein als die Bandlücke.
was redet Ihr denn ... eine rote oder gar weise LED schafft es nicht, mit nur 1,3V (sinnvoll) ohne zusätzliche Elektronik klarzukommen.
Eine rote oder gar weisse LED direkt mit 1,3 V geht nicht. Es geht aber wie man an dem einen Bild oben sieht sehr wohl eine rote LED schon bei 1,5 V, obwohl dies deutlich unter der zur Phtonen energie gehörende Spannung ist. LEDs arbeiten ohne Besetzungsinversion, jedenfalls die allermeisten. Für spontane Emission reicht das ja auch aus. Die Besetzungsinversion hab ich nur erwähnt, weil man gerade an der Grenze die Spannung hat die zur Photonenenergie gehört. Damit ist schon mal klar das bei LEDs die Spannung in der Regel kleiner sein wird als der Wert aus der Photonenenergie, nur durch Verluste (Widerstände) kann die Spannung auch höher werden. Licht ist keine reine Arbeit im Sinne der Thermodynamik. Mit dem Licht, vor allem bei geringer Leuchtdichte wird, auch Entropie transportiert. Das Licht ist also eine Mischung aus freier Energy und thermischer Energie. Eine Folge daraus ist, das Licht geringer Leuchtdichte auch nur mit einem begrenzten Wirkungsgrad in Elektrische Energie umgewandelt werden kann. Ensprechend muß auch nicht die ganze Energy aus der Elektrischen Spannung kommen, ein Teil kann auch aus der Temperatur der LED kommen. Bei einer perfekten LED wäre es damit möglich das sich die LED der Umgebung Wärme entzieht sich also sogar abkühlt. Für sichbare LEDs ist der Effekt viel zu klein um LEDs wirklich so gut hinzubekommen. Im IR-Bereich gab es aber schon Versuche die Grenze zu erreichen. Der Vorschlag den Effekt zur Kühlung zu nutzen ist nicht praktisch, weil die Leistung zu klein ist.
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Als pensionierter LED Entwickler ist mir genau diese Frage auch aufgestoßen, als ich meine billige Gartenlampe, die ich mal geschenkt bekam reparieren musste, da ein Anschlussdraht der gelb leuchtenden "Nulachtfuchzehn"-Led durchkorrodiert war. Zusätzlich zum 1,2 NiCd-Akku und derm kleinen Solarpanel um diesen tagsüber aufzuladen, war nur eine ganz simple Schaltung aus einem einfachen Schalter, einem Transistor und einem Widerstand drin Siehe Foto und das soll eine gelbe LED, die doch mindestens 2,2 V braucht zum Leuchten bringen. Und dann messe ich noch mit meinem Gleichstrominstrument die Spannung an der leuchtenden(!) LED zu knapp 1,3 V (siehe Foto) - was die Spannung des geladenen Akkus sein mag! Bei allem Respekt für die Beiträge, die zu Recht die wenig bekannte Tatsache, dass LEDs in sehr sehr begrenztem Maße auch als Wärmepumpe funktionieren können und mit weniger Spannung als der minimalen Photonenenergie entspricht auch schon "etwas" leuchten können - so gehts doch nicht. Also das Gehäuse nochmals aufgeschraubt und die Schaltung genauer angesehen und ein Oszilloskop drangehängt: und siehe, Da waren kurze Pulse mit einer Periodenfrequenz von etwa 90 kHz die bis zu 4 V hoch waren und evtl auch eine bleue LED zum Leuchten bringen konnten. Der Mittelwert der Spannung, den das Gleichstrommultimeter maß, entsprach mehr zufällig der Spannung des Akkus, was leicht auf die falsche Fährte lockt, dass der Spannungswandler in der Led drin sein müsste, was nicht so einfach geht und hier eine völlig überzogene knifflige (teure) Aufgabe wäre. Und hätte ich die Schaltung genauer angesehen: Der "Transistor" enpuppte sich als ein offensichtlich raffinierter kleiner IC mit vier Anschlüssen und der Widerstand als, wenn ich den Farcode richtig ablese, mit rot rot schwarz silber als eine Induktivität mit 22µH. Alles klärt sich bei genauem Hinsehen auf!
Rai schrieb: > war nur eine > ganz simple Schaltung aus einem einfachen Schalter, einem Transistor und > einem Widerstand drin Der "Transistor" ist ein IC, ein Schaltregler, und der "Widerstand" ist eine Speicherdrossel. Zusammen ist es ein Aufwärtsschaltregler. Häufig verbaut wird der QX5252. https://file.pcbway.com/websponsor/18/12/17/221451867.png
Ein anderer populärer Chip ist der YX8018. Hier hat einer viel Spass damit: https://ez.analog.com/adieducation/university-program/b/blogs/posts/hacking-an-led-solar-garden-light Es gibt sogar Leute, die mit dem Dings einen stromsparenden Controller, wie z.B. die MSP430 Serie aus einer 1,5V Zelle damit speisen.
Ein PR4401 ist genau für solche Zwecke gedacht, arbeitet bis 0,9V herunter, ist winzig und benötigt (neben der LED) nur eine Induktivität als externes Bauteil: https://www.prema.com/images/downloads/Datenblatt_PR4401_PR4402.pdf
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