Led für 1,3V gesucht

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 ;)

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.

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.

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.

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