LED und Wärmeentwicklung

[TeX]

Als Elektroniklaie eine Verständnisfrage:

Bei einer normlen Birne wird der Glühfaden durch den Stromfluss erhitzt wobei Wärme entsteht. Soweit klar.

Bisher (also bis zum Kauf von Surefires, Nuwais, Jils etc) habe ich immer gedacht, gehört und auch die Erfahrung gemacht: Leuchtdioden haben den Vorteil, dass keine Energie als Wärme verloren geht.

Wo ´rubbeln´ sich die Elektroden den nun den Ast, dass es zu derart hoher Wärmeentwicklung kommt? Einem vorgeschalteten Wiederstand? Einem micropuck?

Danke
TeX

 

[Chrisse242]

Tja, bei den meisten Leuchtdioden ist das auch so (zumindest so lange sie nicht zu viel Strom abbekommen). Bei den Luxeon-LED's ist das anders, da entsteht die Wärme tatsächlich in der LED selbst. Klar, auch bei vorgeschalteten Widerständen und in Schaltkreisen entsteht Wärme, aber die LED's selbst geben ganz ordentlich was ab.
Du kannst ja mal nen Test machen, wenn du irgendwo eine normale 5mm-Led auftreiben kannst. Verbinde die Beinchen mit einem li-ion Akku und halte eins der Beinchen fest. Das wird richtig heiß und die Diode ist danach hin, aber die 5mm-Teile kosten ja nur cents.
Der Wäremvorteil macht sich schlicht und einfach mit höheren Leistungen immer weniger bemerkbar, ganz ohne Wärmeentwicklung leuchten LED's nie.

Chrisse

 

[Tobse]

Vorteil bei der LED verglichen mit der Glühbirne ist, daß sie kein 'thermischer' Strahler ist. Bei der Glühbirne strahlt der heiße Glühfaden elektromagnetische Strahlung (also Licht) in einem breiten Spektrum (d.h. Licht mit verschiedenen Wellenlängen) ab, von Infrarot bis sichtbar. Bei der LED ist der Bereich, in dem Licht abgestrahlt wird, viel schmaler, und hängt von den Materialeigenschaften des verwendeten Halbleitermaterials (Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband)
ab, so gibt es eben infrarote, rote, grüne, blaue und ultraviolette LEDs. Über eine externe Spannung treibt man Elektronen durch das Halbleitermaterial bis zu einer Region, wo zwei unterschiedlich dotierte Schichten aufeinandertreffen (p-n-Übergang), dort kann das Elektron mit einem Loch 'rekombinieren', d.h. es hüpft aus dem Leitungsband ins Valenzband, und bei diesem Sprung wird eine elektromagnetische
Welle abgestrahlt, deren Wellenlänge von der 'Sprunghöhe' abhängt.
Allerdings kann das Elektron auch auf anderen Wegen und ohne Licht abzustrahlen die komplette Höhendifferenz überwinden und gibt dabei seine Energie als Wärme an den Halbleiter ab, da rubbelt es also im System. Und auch beim Transport bis zur Rekombinationsstelle gibt es 'Reibungsverluste'. Um aus dem einfarbigen Licht der LED dann möglichst weißes Licht zu machen, wird zusätzlich noch mit einem Mix aus Farbstoffen gearbeitet, die z.B. blaues Licht absorbieren und grünes Licht abstrahlen. Auch die arbeiten nicht 100% effizient, und wieder wird aus dem gewünschten Licht ungewünschte Wärme im System...

Hilft das?

Munter bleiben,
Tobse

 

[Conroy Bumpus]

Auch LEDs haben leider keine 100% Wirkungsgrad, die "überschüssige" Energie muss also irgendwo hin; der WG ist aber einiges höher als bei Glühlampen (ca 5% bei Glühlampen, 10-20% bei LED wenn ich mich recht entsinne).

Bei normalen LEDs bemerkt das aber aufgrund der geringen Leistung nicht, wenn man von einer Spannung von 1,5 Volt bei 20 mA ausgeht hat man insgesamt 0,03 Watt die würde man nicht mal bei voller Umsetzung in Wärme bemerken.

Bei 3 oder gar 5 Watt sieht das natürlich schon anders aus: bei 20% WG hat man sozusagen 1 Watt Licht und 4 Watt Wärme (5 Watt ist schon ein kleiner Lötkolben )