Warum nimmt die Lichtintensität bei LEDs ab einem bestimmten Wert nicht mit dem Strom zu?

Ich habe in Büchern gelesen, dass die Lichtintensität einer LED nicht über einen bestimmten Stromwert hinaus ansteigt.

Die Menge des emittierten Lichts hängt von der Kombination von Löchern und Elektronen ab. Wenn dies der Fall ist, muss mit zunehmendem Elektronenfluss im Stromkreis auch die effektive Kombination zunehmen, was zu einer höheren Intensität führt.

Aber warum passiert dies im Allgemeinen nicht bei einer LED ab einem bestimmten Wert?

Antworten (3)

Für das, was es wert ist, behauptet Maxim einen etwas anderen Mechanismus (thermisch) als den von Dave Tweed zitierten:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn die LED-Treiberströme zum Multiplexen zunehmen, steigen auch die Innentemperaturen innerhalb der LED. Es gibt einen Punkt, an dem die Temperaturerhöhung einen Abfall der Photonenumwandlungseffizienz verursacht, was wiederum den Effekt der erhöhten Stromdichte durch den Übergang zunichte macht. An diesem Punkt können ansteigende Treiberströme zu einer kleinen Erhöhung, keiner Änderung oder sogar einer Verringerung der Lichtausgaben des LED-Chips führen.

Der Unterschied kann wichtig sein, wenn der LED sehr kurze Stromimpulse zugeführt werden.

+1 Für die Abbildung. Aber ich kann nicht verstehen, was Sie eigentlich mit "Temperatur negiert den Effekt der erhöhten Stromdichte durch den Übergang" sagen.
@RelevationsSajith: Der erste Teil ist wichtig - temperature increase causes a drop in photon conversion efficiency. Mit zunehmendem Strom wird die LED heißer; die Hitze verringert die Effizienz. Ab einem bestimmten Punkt kann die Verringerung des Wirkungsgrads durch die Erwärmung größer sein als die Erhöhung durch den zusätzlichen Strom.
Die thermische Trägheit des LED-Halbleiters sollte eine höhere Intensität ermöglichen, wenn der Stromimpuls kurz ist.

Nicht alle Rekombinationen führen zur Emission eines sichtbaren Photons. Nur diejenigen, die innerhalb des PN-Übergangs der LED selbst auftreten, haben die Energie dafür, und dieses Volumen kann bei hohen Strompegeln "gesättigt" werden. Wenn dies geschieht, passieren einige der Elektronen und Löcher den gesamten Weg durch den Übergang, bevor sie sich im Bulk-Material auf beiden Seiten rekombinieren, wo sie dies mit reduzierter Energie tun, was zur Freisetzung von Photonen mit längerer Wellenlänge (Wärme) führt.

+1. das ist im Grunde "weil es Feuer fängt, bevor es mehr leuchten kann"
Können Elektronen den PN-Übergang passieren, ohne sich zu rekombinieren? Weil ich dachte, dass sich Elektronen durch die besetzenden Löcher über den Übergang von einem Ende zum anderen bewegen.

Wie die aktuellen Antworten von Spehro und Dave angeben, ist der begrenzende Faktor die Wärme, die durch den Strom erzeugt wird.

Wenn der Strom ansteigt, nimmt die Lichtleistung zu, aber wenn der Strom hoch wird, wird die Verbindungsstelle der LED heiß. Je heißer die Verbindungsstelle, desto weniger effizient wird die LED. So erreichen Sie einen Punkt, an dem eine Erhöhung des Stroms tatsächlich die Lichtleistung verringert, einfach weil die LED weniger effizient darin wird, Strom in Licht umzuwandeln.

Es ist gängige Praxis, die Effizienz einer LED zu erhöhen, indem sie über Kühlkörper gekühlt wird. (Von wenigen auch als „Wärmeplatten“ bezeichnet, da einige beliebte LEDs auf kupferbeladenen Leiterplatten vormontiert sind.)

Um das beste Lichtleistungs-/Stromverhältnis aus einer LED-Anordnung herauszuholen, ist es allgemein üblich, mehr als eine LED für den Zweck zu verwenden und sie unterzusteuern. Indem Sie tatsächlich weniger Strom pro LED verbrauchen, werden Sie mit mehr Effizienz belohnt, dies geht jedoch auf Kosten der Verwendung von mehr LEDs in einem bestimmten Design.

Durch LEDs kann im Vergleich zu Konstantstrom auch mehr Strom gepulst werden. Dies wird mit großer Wirkung in einigen Bühnenbeleuchtungsgeräten sowie anderen Produkten verwendet, die hochintensive Stroboskopeffekte verwenden, wie z. B. dieses Rescue Beacon .

Insgesamt ist eine LED in ihrer Intensität durch die Wärmemenge begrenzt, die sie erzeugt.

Warum nimmt die Lichtintensität bei LEDs ab einem bestimmten Wert nicht mit dem Strom zu?
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