Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

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floete100
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Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#1

Beitrag von floete100 »

Guten Abend,

habe heute meine erste LED geschlachtet - jedenfalls wissentlich die erste. Eigene Dämlichkeit: War eine rote Schlusslicht-Diode in einer Lok. Habe noch was nachgerüstet an der Lok und dazu den kathodenseitigen Anschluss dieser LED abgelötet. Dann vergessen, das Kabel wieder anzulöten. Lok aufs Gleis gestellt, Strom an. Dann sehe ich den Abschiedsblitz der LED: Das Kathodenkabel ist ans Gleis gekommen :roll: ...

Mich interessiert nun, was genau da in der LED passiert ist bzw. was genau "kaputtgeht". Bei einer Glühbirne brennt der Glühfaden durch - was lässt die LED "sterben"? Zu sehen ist nichts (es handelt sich um eine 2 mm-Tower-LED). Habe eine Weile gegoogelt, aber nichts brauchbares gefunden.

Kann jemand von Euch einem wissbegierigen Maschinenbau-Ingenieur diese Elektronikfrage beantworten?

Danke und Gruß,
Rainer
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HD-Mainz-MoBa
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#2

Beitrag von HD-Mainz-MoBa »

Hallo Rainer,
bei einer Diode oder Leuchtdiode fließt ein Strom in Durchlassrichtung, damit die Sperrschicht, also der P - N - Übergang, überhaupt arbeiten kann. Bei einer Diode muss er gleichrichten, bei einer Leuchtdiode muss er leuchten! Wird das Limit dieses Durchlassstromes überschritten
(> 20mA bei Leuchtdioden) dann "brennt" die Diode durch, d.h. sie leuchtet noch einmal superhell auf und bleibt dann für immer dunkel, ähnlich einer Glühbirne, die bei Überspannung noch einmal aufleuchtet und dann dunkel bleibt (nur da sieht man den durchgebrannten Faden). Die zerstörte Sperrschicht einer (Leucht-)Diode kann man von außen nicht sehen, nur messen und die Messung zeigt dann sehr hohe Widerstände.
Noch Fragen? oder alle Klarheiten beseitigt!
Gruß und bleib gesund!
Hans-Dieter


Martin Lutz
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#3

Beitrag von Martin Lutz »

HD-Mainz-MoBa hat geschrieben:
Do 26. Mär 2020, 22:27
Hallo Rainer,
bei einer Diode oder Leuchtdiode fließt ein Strom in Durchlassrichtung, damit die Sperrschicht, also der P - N - Übergang, überhaupt arbeiten kann. Bei einer Diode muss er gleichrichten, bei einer Leuchtdiode muss er leuchten! Wird das Limit dieses Durchlassstromes überschritten
(> 20mA bei Leuchtdioden) dann "brennt" die Diode durch, d.h. sie leuchtet noch einmal superhell auf und bleibt dann für immer dunkel, ähnlich einer Glühbirne, die bei Überspannung noch einmal aufleuchtet und dann dunkel bleibt (nur da sieht man den durchgebrannten Faden). Die zerstörte Sperrschicht einer (Leucht-)Diode kann man von außen nicht sehen, nur messen und die Messung zeigt dann sehr hohe Widerstände.
Noch Fragen? oder alle Klarheiten beseitigt!
Gruß und bleib gesund!
Hans-Dieter
Zwischen dem leuchtendem Halbleiterchip und den Anschlüssen gibt es noch ein ganz feiner Bonddraht. Ziemlich sicher schmilzt auch der ab bei einem Überstrom. Dass nichts zu sehen ist nach der Zerstörung stimmt sehr oft nicht ganz. Oft erkennt man durch den LED Körper eine schwarze Stelle. Ist ja auch klar, wenn der Chip glüht, kriegt davon auch das Gehäuse etwas ab.https://lh3.googleusercontent.com/proxy ... zJ22jtH5GQ

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floete100
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#4

Beitrag von floete100 »

Vielen Dank, Hans-Dieter und Martin! Das Bild wird klarer :) ...

Habe mir extra mein "LED-Opfer" nochmal vorgenommen und es unter meiner Superlupe betrachtet. Nein, es ist wirklich überhaupt nichts zu sehen. Allerdings war der Abschiedsblitz der LED auch kein Superblitz, sondern eher ein Blitzchen - subjektiv betrachtet, würde ich sagen: Normale Helligkeit für eine Zehntelsekunde. Wahrscheinlich ist deshalb nichts sichtbar verschmort. Hin ist sie definitiv - sie leuchtet nicht mehr, und ich musste sie austauschen.

Viele Grüße, und bleibt auch Ihr gesund!
Rainer
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K.Wagner
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#5

Beitrag von K.Wagner »

Hi,

ich kenne zwei Arten von Halbleitertod: Den durch Strom und den durch Spannung.

Der Stromtod hat Ausfallbilder, wie sie Martin beschreibt. Bis dahin, dass er den Kunststoffkörper regelrecht explodieren läßt.

Der reine Spannungstod hinterläßt eine äußerlich unbeschädigte LED - hier wird der PN-Übergang zerstört - ein etwas komplexer Vorgang im Kristallgitter der dotierten Halbleiterbereiche. Funktioniert ganz gut, wenn man sich auf dem Teppich soweit auflädt, dass man an der geerdeten Türklinke Funken zieht. Wenn die LED mit einem Pin geerdet ist und ihr den anderen Pin anfasst, ist sie mit 99,99%-iger Wahrscheinlichkeit hinüber.

Es gibt aber auch eine Mischform: Wenn der Spannungstod länger dauert und Energie zur Verfügung steht, dann fließt auch ein Strom - und u.U. siehe oben.

Da es bei Dir einen Funken gegeben hat, hat es sicher eine Veränderung der Diode gegeben - vielleicht nicht im sichtbaren Bereich. Leider hat man als Hobbybastler kein Labor, mit dem man Schliffe machen kann - aber wenn wir bei uns in der Produktion relevante Ausfälle haben, dann ist das DIE Möglichkeit, das ganze optisch richtig gut sichtbar für Demonstrationsmoelle zu machen. Früher war das Stand der Technik, jetzt wird geröntgt.
P.S.: Der Wilhelm Röntgen hat heute (27.03) seinen 275 Geburtstag.
Gruß Klaus

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floete100
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#6

Beitrag von floete100 »

Dank auch Dir, Klaus.

Nein, es hat keinen Funken gegeben. Das Kabel von der Kathode hätte eigentlich am Vorwiderstand angelötet werden müssen. Das hatte ich vergessen - das Kabel hing aus der Lok. Ich habe die Lok so aufs Gleis gestellt. Vorher hatte ich sie aufgerufen, aber darauf geachtet, dass alle Funktionen "aus" waren. Ich schalte über meinen Hauptschalter den Strom ein - und sehe, das DIESE EINE Leuchtdiode einen winzigen Moment in gefühlt normaler Helligkeit leuchtet (was sie eigentlich nur hätte tun dürfen, wenn f2 eingeschaltet gewesen wäre). Von daher wusste ich sofort, was passiert war - das lose Kathodenkabel hatte Gleiskontakt :oops: ...

Nach Deiner Definition dürfte meine LED daher wohl den Spannungstod gestorben sein.

Gruß,
Rainer
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Re: Was genau passiert beim "Tod" einer LED?

#7

Beitrag von volkerS »

Hallo Klaus,
kleine Korrektur
Wilhelm Konrad Röntgen wurde am 27.03.1845 geboren. Also 175 Jahre alt.
Volker

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