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Temperaturabhängigkeit licht- und farbtechnischer Größen von LED-Bauelementen jüngster Generation

Groh, Andreas :
Temperaturabhängigkeit licht- und farbtechnischer Größen von LED-Bauelementen jüngster Generation.
Technische Universität Darmstadt
[Seminar paper (Midterm)] , (2007)

Abstract

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Studienarbeit wird ein Messplatz zur Vermessung von Hochleistungsleuchtdioden aufgebaut. Mit diesem Messplatz ist es möglich die Temperaturabhängigkeit ausgewählter licht- und farbtechnischer Größen, der zu vermessenden Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, kurz LEDs) zu ermitteln.

Der Aufbau ermöglicht eine Vermessung der LEDs unter vergleichbaren, definierten Bedingungen. Dies wird durch eine geregelte Temperierung der LEDs ermöglicht. Hierfür ist eine temperaturgeregelte Messhalterung für die LEDs konstruiert und aufgebaut. Mit dieser Messfassung ist es möglich, je nach LED-Typ, eine Sperrschichttemperatur in einem Bereich von ca. 20 °C bis 160 °C zu erzeugen.

Während der Studienarbeit werden verschiedene Methoden zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur von Leuchtdioden verglichen und auf ihre Tauglichkeit für den Messaufbau untersucht. Die ausgewählte Methode zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur basiert auf dem thermischen Ersatzschaltbild des Aufbaus und der LED. Hierbei wird an einer definierten Stelle die Temperatur gemessen und anschließend die Sperrschichttemperatur errechnet.

Alle LEDs werden bei Nennstrom betrieben und mit einem Spektroradiometer vermessen. Aus den Messdaten des Spektroradiometers werden alle wichtigen licht- und farbtechnischen Größen ermittelt. Ferner wird der Vorwärtsstrom, die Vorwärtsspannung und somit auch die in den LEDs umgesetzte Leistung, ermittelt. Durch einen konstanten Vorwärtsstrom ist es ebenfalls möglich die Temperaturabhängigkeit der Vorwärtsspannung der Hochleistungsleuchtdioden zu ermitteln.

Mit dem Messaufbau werden fünf ausgewählte LED-Typen verschiedener Hersteller vermessen. Für jeden LED-Typ wird eine Auswahl unterschiedlicher am Markt erhältlicher Farben untersucht.

Ergebnis der Studienarbeit ist, dass alle Hochleistungs-LEDs basierend auf dem InGaN Materialsystem (blaue bis grüne LEDs) eine geringe Temperaturabhängigkeit der licht- und farbtechnischen Kenngrößen aufweisen. Alle AlInGaP LEDs (gelbe bis rote LEDs) besitzen eine deutlich größere Abhängigkeit. Alle ermittelten Koeffizienten entsprechen den Angaben der Hersteller in den Datenblättern.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2007
Creators: Groh, Andreas
Title: Temperaturabhängigkeit licht- und farbtechnischer Größen von LED-Bauelementen jüngster Generation
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Studienarbeit wird ein Messplatz zur Vermessung von Hochleistungsleuchtdioden aufgebaut. Mit diesem Messplatz ist es möglich die Temperaturabhängigkeit ausgewählter licht- und farbtechnischer Größen, der zu vermessenden Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, kurz LEDs) zu ermitteln.

Der Aufbau ermöglicht eine Vermessung der LEDs unter vergleichbaren, definierten Bedingungen. Dies wird durch eine geregelte Temperierung der LEDs ermöglicht. Hierfür ist eine temperaturgeregelte Messhalterung für die LEDs konstruiert und aufgebaut. Mit dieser Messfassung ist es möglich, je nach LED-Typ, eine Sperrschichttemperatur in einem Bereich von ca. 20 °C bis 160 °C zu erzeugen.

Während der Studienarbeit werden verschiedene Methoden zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur von Leuchtdioden verglichen und auf ihre Tauglichkeit für den Messaufbau untersucht. Die ausgewählte Methode zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur basiert auf dem thermischen Ersatzschaltbild des Aufbaus und der LED. Hierbei wird an einer definierten Stelle die Temperatur gemessen und anschließend die Sperrschichttemperatur errechnet.

Alle LEDs werden bei Nennstrom betrieben und mit einem Spektroradiometer vermessen. Aus den Messdaten des Spektroradiometers werden alle wichtigen licht- und farbtechnischen Größen ermittelt. Ferner wird der Vorwärtsstrom, die Vorwärtsspannung und somit auch die in den LEDs umgesetzte Leistung, ermittelt. Durch einen konstanten Vorwärtsstrom ist es ebenfalls möglich die Temperaturabhängigkeit der Vorwärtsspannung der Hochleistungsleuchtdioden zu ermitteln.

Mit dem Messaufbau werden fünf ausgewählte LED-Typen verschiedener Hersteller vermessen. Für jeden LED-Typ wird eine Auswahl unterschiedlicher am Markt erhältlicher Farben untersucht.

Ergebnis der Studienarbeit ist, dass alle Hochleistungs-LEDs basierend auf dem InGaN Materialsystem (blaue bis grüne LEDs) eine geringe Temperaturabhängigkeit der licht- und farbtechnischen Kenngrößen aufweisen. Alle AlInGaP LEDs (gelbe bis rote LEDs) besitzen eine deutlich größere Abhängigkeit. Alle ermittelten Koeffizienten entsprechen den Angaben der Hersteller in den Datenblättern.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Hochleistungs-LED, Kennwerte LED, LED, Sperrschichttemperatur, Temperierung mit Peltier Element, Thermisches Ersatzschaltbild
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Light Technology
Date Deposited: 31 Aug 2011 10:19
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1641

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 23-10-2006

Ende Datum: 28-02-2007

Querverweis: 17/24 EMKS 1639

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKS 1641
Referees: Brückner, Dipl.-Ing. Stefan and Khanh, Prof. Dr. Tran Quoc
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