Aufbau
Joachim Herz Stiftung
Die Schaltung zur Aufnahme der Kennlinie einer Leuchtdiode (LED) ist die gleiche wie bei der Kennlinienaufnahme für gewöhnliche Halbleiterdioden. Typischerweise erfolgt dabei die Messung in der Durchlassrichtung, und es ist auf eine spannungsrichtige Messung zu achten (siehe Abb. 1). Ein Vorwiderstand, häufig \(100\,\Omega\), dient zum Schutz der LED. Im Versuch sollen dabei die Kennlinien verschiedener LEDs aufgenommen und verglichen werden, hier rot, gelb, grün und blau.
Durchführung
Man legt über die regelbare Spannungsquelle verschiedenen Spannungen an und misst jeweils die Spannung \(U\), die über der LED abfällt und die Stärke \(I\) des Stroms, der durch die Diode fließt.
Beobachtung
Es fällt auf, dass alle LEDs beim Erreichen einer bestimmten Schwellenspannung in einer für die jeweilige Diode typischen Farbe leuchten. Die unten angegebenen Frequenzen dienen zur Orientierung. Weiter ergeben sich folgende Messwerte:
Rote LED (\(f=472\,\rm{THz}\))
| \(U_{\rm Rot}\text{ in V}\) | \(1{,}20\) | \(1{,}40\) | \(1{,}50\) | \(1{,}56\) | \(1{,}60\) | \(1{,}62\) | \(1{,}64\) | \(1{,}66\) | \(1{,}68\) | \(1{,}70\) | \(1{,}72\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(I_{\rm Rot}\text{ in mA}\) | \(0{,}00\) | \(0{,}01\) | \(0{,}03\) | \(0{,}10\) | \(0{,}20\) | \(0{,}35\) | \(0{,}55\) | \(0{,}86\) | \(1{,}25\) | \(1{,}80\) | \(2{,}50\) |
Gelbe LED (\(f=513\,\rm{THz}\))
| \(U_{\rm Gelb}\text{ in V}\) | \(1{,}60\) | \(1{,}65\) | \(1{,}71\) | \(1{,}73\) | \(1{,}74\) | \(1{,}75\) | \(1{,}76\) | \(1{,}77\) | \(1{,}78\) | \(1{,}80\) | \(1{,}82\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(I_{\rm Gelb}\text{ in mA}\) | \(0{,}02\) | \(0{,}05\) | \(0{,}18\) | \(0{,}22\) | \(0{,}34\) | \(0{,}43\) | \(0{,}49\) | \(0{,}62\) | \(0{,}76\) | \(1{,}10\) | \(2{,}60\) |
Grüne LED (\(f=536\,\rm{THz}\))
| \(U_{\rm Grün}\text{ in V}\) | \(1{,}50\) | \(1{,}69\) | \(1{,}75\) | \(1{,}77\) | \(1{,}80\) | \(1{,}83\) | \(1{,}85\) | \(1{,}86\) | \(1{,}88\) | \(1{,}90\) | \(2{,}00\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(I_{\rm Grün}\text{ in mA}\) | \(0{,}00\) | \(0{,}02\) | \(0{,}10\) | \(0{,}17\) | \(0{,}36\) | \(0{,}70\) | \(1{,}05\) | \(1{,}25\) | \(1{,}75\) | \(2{,}30\) | \(6{,}10\) |
Blaue LED (\(f=645\,\rm{THz}\))
| \(U_{\rm Blau}\text{ in V}\) | \(2{,}50\) | \(2{,}70\) | \(2{,}80\) | \(2{,}90\) | \(3{,}00\) | \(3{,}10\) | \(3{,}20\) | \(3{,}30\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(I_{\rm Blau}\text{ in mA}\) | \(0{,}00\) | \(0{,}02\) | \(0{,}03\) | \(0{,}05\) | \(0{,}10\) | \(0{,}17\) | \(3{,}30\) | \(7{,}00\) |
Auswertung
Wenn man die Werte für die verschiedenen LEDs die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung aufträgt erhält man die Kennlinien der LEDs. Es ergibt sich folgendes Diagramm:
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Ergebnis
Im Diagramm zeigt sich ein Zusammenhang zwischen der Schwellenspannung der jeweiligen LED und der Farbe. Je größer die Frequenz des ausgesandten Lichtes ist, desto größer ist die Schwellenspannung.
Durchführung mit einem Messwerterfassungssystem
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Auch dieser Versuch kann besonders schnell und einfach unter Einsatz eines Messwerterfassungsprogramms durchgeführt werden. Hierbei erfolgt sowohl die Regelung der Spannung als auch die Messwertaufnahme automatisiert. Auch die Erstellung des Diagramms erfolgt dabei sofort durch die jeweilige Software.