Messung an einer Silizium-LED


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Eine normale LED arbeitet auch als Fotodiode. Sollte das nicht auch umgekehrt funktionieren? Dann müsste eine Si-Fotodiode zugleich auch eine Infrarot-Si-LED sein! Eigentlich müsste sogar jede Diode und jeder Transistor als LED funktionieren. Wenn man im Internet danach sucht, findet man tatsächlich Forschungen, die auf Si-LEDs abzielen. Allerdings soll der Wirkungsgrad aus verschiedenen Gründen sehr schlecht sein. Trotzdem müsste mein Milli-Lux-Messgerät das nachweisen können. Für den ersten Test habe ich erst mal eine normale LED mit einem sehr kleinen Strom probiert. Alles muss in absoluter Dunkelheit ablaufen. Deshalb ist es am besten, wenn der Messcontroller zugleich auch den LED-Strom schaltet. 



Der LED-Strom beträgt unter 4 µA. Die Messung mit dem Programm Lichtsensor3.bas läuft jetzt jeweils zweimal ab, einmal mit ausgeschalteter und einmal mit eingeschalteter LED.

'Empfindlicher Lichtsensor
'100 nF + Fotodiode gegen Vcc
'Messung einer LED bei kleinsten Strom

$regfile = "attiny13.dat"
$crystal = 1200000

Dim D As Word

'Baud = 9600
Config Adc = Single , Prescaler = Auto
Start Adc
Open "comb.1:9600,8,n,1,INVERTED" For Output As #1

Declare Sub Lux
Ddrb.4 = 1
Do
Portb.4 = 0
Lux
Portb.4 = 1
Lux
Loop


Sub Lux
D = 0
Ddrb.3 = 1
Portb.3 = 0
Waitms 10
Ddrb.3 = 0
Do
D = D + 1
Waitms 1
Loop Until Pinb.3 = 1
D = 54000 / D
Print #1 , D ; " mlx"
Waitms 500
End Sub
Download: Lichtsensor3.zip




Der Unterschied zwischen beiden Messungen beträgt ca. 9 mlux. Mit bloßem Auge kann ich das Leuchten nach längerer Gewöhnung an die Dunkelheit gerade noch erkennen. Wenn man die 4 µA auf 20 mA hochrechnet, müsste die LED dann 45 lux bringen, was realistisch ist.




Jetzt wird es spannend! Statt der LED setze ich eine zweite Fotodiode BPW34 in die Schaltung, diesmal mit einem kleinern Vorwiderstand, sodass die potenzielle Si-LED mit knapp 5 mA betrieben wird. Beide Dioden stehen sich nahe gegenüber. Wenn also die Si-LED funktioniert, sollte man es messen können.
  



Heureka, es funktioniert! Die ersten Ergebnisse zeigten einen Unterschied von einem MilliLux. Das könnte noch ein Messfehler sein. Deshalb habe ich das Programm noch einmal aufgebohrt, sodass nun Zehntel-mlx angezeigt werden.

'Empfindlicher Lichtsensor, Auflösung 0,1 mlx
'100 nF + Fotodiode gegen Vcc
'Messung einer Si-LED

$regfile = "attiny13.dat"
$crystal = 1200000

Dim D As Word

'Baud = 9600
Config Adc = Single , Prescaler = Auto
Start Adc
Open "comb.1:9600,8,n,1,INVERTED" For Output As #1

Declare Sub Lux
Ddrb.4 = 1
Do
Portb.4 = 0
Lux
Portb.4 = 1
Lux
Loop


Sub Lux
D = 0
Ddrb.3 = 1
Portb.3 = 0
Waitms 10
Ddrb.3 = 0
Do
D = D + 1
Waitms 1
Loop Until Pinb.3 = 1
D = D / 10
D = 54000 / D
Print #1 , D ; " mlx/10"
Waitms 500
End Sub

Download Lichtsensor 4.zip

Der Unterschied war etwa 1 mlx. Um sicher zugehen, habe ich extern einen Strom von knapp 50 mA zugeführt. Es konnte eine Helligkeitssteigerung von über 10 mlx gemessen werden. Damit ist das Ergebnis eindeutig. Die BPW34 funktioniert als Si-LED! Allerdings hat diese Prozedur der Diode nicht gut getan. Denn nun bringt sie als Si-LED bei knapp 5 mA nur noch ca. 0,5 mlx.


Weiter: Z-Diode und NPN-Transistror als LED


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