Mindeststrom LED

wenn man bedenkt, dass man unter optimalen Bedingungen ein einzelnes 
Photon¹ sehen kann und 1 pA schon 6 Millionen Elektronen/s sind... dann 
ist die Frage nur, ob es einen Dreckeffekt gibt, durch den der 
Wirkungsgrad der LED bei kleinen Strömen überproportional abnimmt.

1) PDF-Seite 34: 
http://www.f07.fh-koeln.de/imperia/md/content/personen/blendl_christian/granzer.pdf

Im Prinzip leuchtet die bis hin zu fast 0 nA. Einen wirklichen Threshold 
gibt es nicht, irgendwann flackert sie aufgrund des Schrotrauschens aber 
zunehmend (flackern tut sie immer). Integriert über die Zeit wird sie 
aber weiterhin dunkler.

>Bedingungen ein einzelnes Photon

Das würde ich gern mal "sehen". Man mag es wahrnehmen können, aber das 
Hintergrundrauschen des Auges ist erheblich stärker als 1 Photon. Man 
wird es nie und nimmer zuverlässig detektieren können.

Makatonka schrieb:
> Im Prinzip leuchtet die bis hin zu fast 0 nA.

Wirklich? Na dann: Danke für die Auskunft!

> Einen wirklichen Threshold gibt es nicht, irgendwann flackert sie
> aufgrund des Schrotrauschens aber zunehmend (flackern tut sie immer).

Hmm, ich hätte eigentlich vermutet, daß es da ein - verzeihe den 
lauehnaften Ausdruck - Schmitt-Trigger-haftes verhalten gibt, also sowas 
wie "über 5.001 nA glimmt es merklich, unter 4.999 nA tut sich nichts",

Das mit dem Flackern sollte ich mal überprüfen, das hab' ich nämliczh 
nicht gesehen (was aber auch dran liegt, daß ich nicht ständig 
draufgeguckt habe). Man sollte da mal experimentieren, eventuell mit 
einer hochempfindlichen Photozelle oder einem CCD.

Jedenfalls schon interessant, daß LEDs auch noch bei sehr geringem 
Strom leuchten (wenn auch wohl nicht mit der 'richtigen Lichtfarbe').

Das wusste ich nämlich bis dato nicht, wenn ich ehrlich bin.

LG, N0R

Norbert M. schrieb:
> mm, ich hätte eigentlich vermutet, daß es da ein - verzeihe den
> lauehnaften Ausdruck - Schmitt-Trigger-haftes verhalten gibt, also sowas
> wie "über 5.001 nA glimmt es merklich, unter 4.999 nA tut sich nichts",

Und wie stellst du dir den Mechanismus für die Strommessung mit einer 
Genauigkeit von 0.4e-3 vor?
LEDs leben von Elektronen, die eben ein Photon erzeugen oder auch nicht. 
Die Elektronen purzeln nacheinander durch die LED durch und je nach dem, 
wieviele solcher Einzelblitze dein Detektor pro Sekunde braucht, um das 
als "Leuchte" zu erkennen, hast du eine scheinbare Schwelle. Mit einem 
PMT kannst du dir sogar die Einzelphotonen angucken.

Wenn er das Licht einschaltet, wirkt die LED doch als Solarzelle, 
eventuell hat sie den Kondensator wieder ein stück aufgeladen. Damit 
kann Tagen noch ein Licht feststellen wenn man das licht nur kurz 
ausschaltet.

Michael schrieb:
> Norbert M. schrieb:
>> mm, ich hätte eigentlich vermutet, daß es da ein - verzeihe den
>> lauehnaften Ausdruck - Schmitt-Trigger-haftes verhalten gibt, also sowas
>> wie "über 5.001 nA glimmt es merklich, unter 4.999 nA tut sich nichts",
> Und wie stellst du dir den Mechanismus für die Strommessung mit einer
> Genauigkeit von 0.4e-3 vor?

Gar nicht. Weil ich's gar nicht messen kann habe ich ja nachgefragt :-p

> LEDs leben von Elektronen, die eben ein Photon erzeugen oder auch nicht.
> Die Elektronen purzeln nacheinander durch die LED durch und je nach dem,
> wieviele solcher Einzelblitze dein Detektor pro Sekunde braucht, um das
> als "Leuchte" zu erkennen, hast du eine scheinbare Schwelle.

Ich bin eben davon ausgegangen, daß die Energie der Elektronen bei 
geringer Kondensatorspannung einfach nicht mehr ausreicht, um da ein 
Photon herauszuschlagen. Allerdings habe ich gerade nachgelesen, daß das 
Photon erst bei Rekombination auftritt, also im p-Substrat, nach dem die 
Sperrschicht überwunden wurde.

Als "einfacher Bastler" habe ich mich mit Halbleiterphysik nicht 
wirklich auseinandergesetzt, aber daraus schließe ich, daß unter 
Idealbedingungen prinzipiell jedes Elektron, das es über die Sperrzone 
schafft, ein Photon aussenden könnte. Damit wäre dann natuerlich auch 
meine Frage nach einem Mindeststrom hinfällig.

> Mit einem PMT kannst du dir sogar die Einzelphotonen angucken.

Weder Photomultiplier noch ein einfacher Sekundärelektronenvervielfacher 
sind in meiner bastelstube vorhanden. :)

Danke jedenfalls an alle für die Auskünfte, mir ist jetzt einiges 
klarer.

LG, N0R

Auch unter der Spannung, die der Photonenenergie entspricht ist noch ein 
Leuchten möglich. Bei einigen älteren (roten und IR) LEDs war die 
Spannung sogar im Normalfall darunter. Es gibt dann allerdings eine 
obere Grenze für die maximale Leuchtdichte die erreicht werden kann.

Bei den neuen super effizienten LEDs ist die Spannung meist etwas höher, 
da könnte es tatsächlich schwer sein die noch unter der Gapspannung 
deutlich leuchten zu lassen. Bei einfachen Rote sollte das mit kleinem 
Strom aber kein Problem sein.

Es ist auch nicht einmal so, dass der Wirkungsgrad einer LED prinzipiell 
unter 100% sein muss - bei geringer Intensität darf er sogar darüber 
liegen, weil das Licht geringer Intensität halt auch Entropie 
transportiert, also nicht als Arbeit im Sinne der Thermodynamik zu sehen 
ist, sondern eher als Wärmestrom bei relativ hoher Temperatur.

Nur mal so als Beispiel:
eine Kinbright L53IT (Reichelt SLH56rt) leuchtet mit ca. 1 mA und 1,65 V 
(Diodentest am DMM). Die 625 nnm nominelle Wellenlänge entsprechen 1,98 
eV.

Getestet habe ich mit einer (nominal 400nm, 3.2V, 30mA) UV-LED an einem 
auf 5V geladenen 5.000uF-Kondensator mit einem Vorwiderstand von 150 
Ohm. Beides lag eben zufällig grade so rum. UV erhält man bei geringen 
Strömen erwartungsgemaess natuerlich keines mehr, eher geht das in 
Richtung orange-rotes Glimmen.