Referat: Licht Emittierende Dioden
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- Marta Langenberg
- vor 6 Jahren
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1 Referat: Licht Emittierende Dioden Wirkprinzip, Aufbau und Pablo Korth Pereira Ferraz TU-Berlin Projektlabor Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 1 / 19
2 Gliederung Einleitung Gliederung 1 Einleitung Gliederung 2 Bändermodell und Rekombination Farben und CIE-Normtafel Kennlinienfeld 3 4 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 2 / 19
3 Gliederung Einleitung Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld 1 Einleitung Gliederung 2 Bändermodell und Rekombination Farben und CIE-Normtafel Kennlinienfeld 3 4 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 3 / 19
4 PN-Übergang und Bändermodell Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld in Flussrichtung geschalteter PN-Übergang Elektronen/Loch-Paare können rekombinieren Direkt: Indirekt: Elektronenimpuls als Photon abgegeben Elektronenimpuls als Gitterschwingung (Phonon) Wellenlänge bestimmt durch Bandlücke (hν = W L W V ) Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 4 / 19
5 PN-Übergang und Bändermodell Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld in Flussrichtung geschalteter PN-Übergang Elektronen/Loch-Paare können rekombinieren Direkt: Indirekt: Elektronenimpuls als Photon abgegeben Elektronenimpuls als Gitterschwingung (Phonon) Wellenlänge bestimmt durch Bandlücke (hν = W L W V ) Abbildung: Bandübergänge Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 4 / 19
6 PN-Übergang und Bändermodell Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld Vorraussetzugen LED benötigen direkte Halbleiter Wegen hν = W L W V fast monochromatisch Bandlücke abhängig vom Material, bzw. Materialverhältnis Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 5 / 19
7 PN-Übergang und Bändermodell Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld Vorraussetzugen LED benötigen direkte Halbleiter Wegen hν = W L W V fast monochromatisch Bandlücke abhängig vom Material, bzw. Materialverhältnis Silizumdioden ungeeignet meist III-V-Dioden; üblicherweise Galliumarsenid (GaAs aber nur infrarot) Galliumphosphid ( GaP rot) Galliumnitrid (GaN blau, grün Ampeln) Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 5 / 19
8 LED Farbspektrum Die CIE-Normtafel Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld Abbildung: CIE-Normtafel Licht einer einzelnen LED fast monochromatisch Klassizierung durch die CIE-Normtafel Zusammenhang zwischen physikalischen Ursachen und subjektiver Wahrnehmung sämtliche additive Farben und weiÿ ( Weiÿpunkt W) ablesbar charakteristische Linien und Formen u.a. für schwarze Strahler oder Komplementärfarben Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 6 / 19
9 LED Farbspektrum Die CIE-Normtafel Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld Abbildung: LED auf CIE-Normtafel nur wenige, diskrete Farbwerte durch einzelne LED möglich bisher kein verwendbares Material für Gelb-Grün-Zwischenraum Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 7 / 19
10 LED Farbspektrum Die CIE-Normtafel Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld Abbildung: LED auf CIE-Normtafel nur wenige, diskrete Farbwerte durch einzelne LED möglich bisher kein verwendbares Material für Gelb-Grün-Zwischenraum Fragestellung Wie lassen sich andere Farben und vorrangig weiÿ erzeugen? Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 7 / 19
11 Kennlinienfeld Einleitung Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld LED im Prinzip PN-Übergang folglich: Ähnlickeit zur Shockley-Diode (I e U kt ) Flussspannung abhängig von der Bandlücke Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 8 / 19
12 Kennlinienfeld Einleitung Bändermodell und Rekombination Farben und CIE Kennlinienfeld LED im Prinzip PN-Übergang folglich: Ähnlickeit zur Shockley-Diode (I e U kt ) Flussspannung abhängig von der Bandlücke Abbildung: Kennlinienfeld Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 8 / 19
13 Gliederung Einleitung 1 Einleitung Gliederung 2 Bändermodell und Rekombination Farben und CIE-Normtafel Kennlinienfeld 3 4 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 9 / 19
14 Einleitung Abbildung: Schaltzeichen Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 10 / 19
15 Einleitung Abbildung: Schaltzeichen Abbildung: Bedrahtete LED Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 10 / 19
16 Einleitung Abbildung: Schaltzeichen Abbildung: Bedrahtete LED Abbildung: SMD-RGB- LED Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 10 / 19
17 RGB-LED RGB-LED können Rot, Grün und Blau leuchten durch additive Farbmischung weitere Farben theoretisch alle Farben und weiÿ möglich Steuerungselektronik zuständig für die jeweiligen Anteile Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 11 / 19
18 Weiÿe LED Neben RGB-LED weitere Methode, um weiÿes Licht zu generieren Kombination aus uoreszierendem Farbsto und UV-, bzw. blauer LED Additive Mischung ergibt (kalt-)weiÿ Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 12 / 19
19 Weiÿe LED Neben RGB-LED weitere Methode, um weiÿes Licht zu generieren Kombination aus uoreszierendem Farbsto und UV-, bzw. blauer LED Additive Mischung ergibt (kalt-)weiÿ Abbildung: Weiÿes Licht durch Fluoreszenz Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 12 / 19
20 Spannungsbereich und Strombegrenzung Wichtig Wegen I e U kt empndlch gegenüber U P = I 2 R Gefahr hoher Wärmeentwicklung Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass Strom und Spannung begrenzt werden!!! Vorwiderstand, bzw. Konstantstromquelle Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 13 / 19
21 Vorwiderstand und Arbeitsgerade U 0 einer Gleichspannungsquelle ( Gleichrichter) I n und U d der Diode folgt: R vor = U 0 U d I n Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 14 / 19
22 Vorwiderstand und Arbeitsgerade U 0 einer Gleichspannungsquelle ( Gleichrichter) I n und U d der Diode folgt: R vor = U 0 U d I n Arbeitsgerade Mit der Kenntnis des Vorwiderstands lässt sich die Arbeitsgerade bestimmen. 1. Kurzschlussstrom I max Ud =0 = U 0 R 2. Lerlaufspannung U 0 In=0 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 14 / 19
23 Konstantsromquelle durch JFET 1 Problem des Vorwiderstands: versorgungsspannungsabhängig Konstantspannungsquelle durch JFET Abschätzung: R 1 U GS I D nurnoch von JFET-Werten abhängig (Datenblatt) Schaltung anstelle des Vorwiderstands NJF R 1 Abbildung: JFET-Schaltung 2 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 15 / 19
24 Gliederung Einleitung 1 Einleitung Gliederung 2 Bändermodell und Rekombination Farben und CIE-Normtafel Kennlinienfeld 3 4 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 16 / 19
25 Quellen Textquellen Einleitung Dr. Boit, Christian, Vorlesungs-/Übungsfolien Halbleiterbauelemente, Wintersemester 2009/10, Fachbereich Halbleitersystemtechnologien, Laborskript - Praktikum: Grundlagen und Bauelemente, Winersemester 2009/10 Aufrufdatum: 25. April Aufrufdatum: 25. April Aufrufdatum: 26. April 2010 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 17 / 19
26 Quellen Bildquellen Einleitung Aufrufdatum: 26. April Aufrufdatum: 27. April Aufrufdatum: 27. April Aufrufdatum: 26. April d/d6/symbol_led.svg/106px-symbol_led.svg.png, Aufrufdatum: 25. April Aufrufdatum: 25. April Aufrufdatum: 26. April Aufrufdatum: 28. April /65/LED_weiss_phosphor2.svg/800px-LED_weiss_phosphor2.svg.png, Aufrufdatum: 28. April 2010 Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 18 / 19
27 Schluss Einleitung Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit! Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 19 / 19
28 Schluss Einleitung Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit! Fragen? Pablo Korth Pereira Ferraz Referat: LED 19 / 19
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