Fotodiode vs. LED: Was ist der Unterschied?

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Was ist eine Photodiode?

Eine Photodiode ist ein Halbleiterbauelement, das Licht in elektrischen Strom umwandelt. Wenn Licht die Photodiode erreicht, erzeugt sie einen elektrischen Strom, da sie in Sperrrichtung betrieben wird. Der interne photoelektrische Effekt, der diesem Prozess zugrunde liegt, ist der Vorgang, bei dem Lichtphotonen von Halbleitermaterialien absorbiert werden, um Elektronen-Loch-Paare zu erzeugen, die den Stromfluss unterstützen.

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Was machen Photodioden?

Der Hauptzweck von Photodioden besteht darin, Lichtenergie in elektrischen Strom umzuwandeln. Die Erkennung, Messung und Verwendung von Licht in verschiedenen technologischen Anwendungen werden durch diesen Umwandlungsprozess ermöglicht. Photodioden sind für die Umwandlung von Licht in nutzbare elektrische Signale unerlässlich, egal ob sie zur Umgebungslichterfassung in Verbrauchergeräten oder zur Erfassung feiner Details in wissenschaftlichen Bildgebungssystemen verwendet werden.

Was ist eine LED?

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement, das Licht aussendet, wenn ein elektrischer Strom hindurchfließt. Es funktioniert nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz, das besagt, dass sichtbares Licht entsteht, wenn Photonen aufgrund der Elektronenbeweglichkeit aus Halbleitermaterial freigesetzt werden. LEDs sind dafür bekannt, dass sie Licht in einer Vielzahl von Wellenlängen erzeugen, langlebig und energieeffizient sind.

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Wann wurde die LED erfunden?

Der Wissenschaftler Nick Holonyak Jr. von General Electric entwickelte 1962 die erste nutzbare LED. Mit der Erfindung der roten LED erreichte Holonyak einen entscheidenden Wendepunkt in der Weiterentwicklung der Festkörperbeleuchtungstechnologie. Aufgrund der Weiterentwicklung von Halbleitermaterialien und Produktionstechniken werden LEDs heute in zahlreichen Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen eingesetzt und verändern grundlegend die Art und Weise, wie wir visuelle Informationen kommunizieren und unsere Umgebung beleuchten.

Video zum Thema „Photodiode vs. LED“

Wie funktionieren Photodioden?

Der interne photoelektrische Effekt ist die Grundlage für die Funktionsweise von Photodioden. Elektronen-Loch-Paare werden im Halbleitermaterial der Photodiode erzeugt, wenn Photonen mit ausreichender Energie auf sie treffen. Dieser Vorgang wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet. Aufgrund der erzeugten Elektronen-Loch-Paare führt das interne elektrische Feld der Photodiode dazu, dass die Elektronen zum Pluspol und die Löcher zum Minuspol fließen, wodurch ein Fotostrom erzeugt wird. Da der Fotostrom genau mit der Intensität des einfallenden Lichts korreliert, kann die Photodiode in Solarzellen, optischer Kommunikation, Lichtsensorik und anderen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Licht in elektrische Signale umgewandelt werden muss.

Wie funktionieren LEDs?

LEDs funktionieren, indem sie Licht durch den Fluss von Elektronen durch eine Halbleitersubstanz erzeugen. Elektronen und Löcher im Halbleiter rekombinieren, wenn der LED eine Durchlassspannung zugeführt wird, wodurch Energie in Form von Photonen erzeugt wird. Die Wellenlänge und Farbe des von einer LED emittierten Lichts werden durch die im Gerät verwendeten Halbleitermaterialien und Dotierstoffe bestimmt. Dank dieses Ansatzes können LEDs jetzt eine kontrollierte und effiziente Lichtleistung für eine Vielzahl von Anwendungen liefern.

Wie setzt man LED-Leuchten zurück?

Das Zurücksetzen von LED-Leuchten umfasst normalerweise einen einfachen Vorgang:

Strom abschalten: Unterbrechen Sie zunächst die Stromzufuhr zu den LED-Leuchten. Sie können dies erreichen, indem Sie die Leuchten ausstecken oder die Stromquelle ausschalten.
Kurz abschalten: Lassen Sie die LED-Leuchten eine kurze Zeit ohne Strom laufen. Dies hilft dabei, vorübergehende Probleme zu beheben und die internen Schaltkreise zurückzusetzen.
Strom einschalten: Schalten Sie den Strom nach einer kurzen Zeitspanne wieder ein. Dies wird erreicht, indem Sie die Leuchten wieder einstecken oder die Stromquelle einschalten.

Sie können LED-Leuchten zurücksetzen und möglicherweise auftretende Probleme beheben, indem Sie diese Verfahren befolgen. Wenn das Problem weiterhin besteht, kann es erforderlich sein, professionelle Hilfe in Anspruch zu nehmen oder die Anweisungen des Herstellers zu lesen.

Wo werden Fotodioden verwendet?

Lichtsensorik: Fotodioden werden in lichtempfindlichen Geräten wie Belichtungsmessern in Kameras, automatischen Lichtsteuerungen und Umgebungslichtsensoren in elektronischen Geräten eingesetzt.
Optische Kommunikation: Fotodioden werden in Glasfaserkommunikationssystemen eingesetzt, um optische Impulse in elektrische Signale umzuwandeln, die dann für Datenübertragung und -empfang verwendet werden.
Medizinische Geräte: Photodioden werden in medizinischen Geräten für verschiedene diagnostische Zwecke verwendet, einschließlich der nichtinvasiven Erkennung des Sauerstoffgehalts im Blut (Pulsoximetrie).
Solarzellen: Photodioden, die Lichtenergie in elektrische Energie zur Stromerzeugung umwandeln, sind ein wesentlicher Bestandteil von Solarzellen.
Industrielle Automatisierung: Fotodioden werden in der industriellen Automatisierung verwendet, um Funktionen wie Positionserfassung, Barcode-Scannen und Objekterkennung auszuführen.

Wo werden LEDs verwendet?

Beleuchtung: Da LEDs langlebig und energieeffizient sind, werden sie häufig für die allgemeine Beleuchtung in Wohnungen, am Arbeitsplatz, im Außenbereich und in Autos eingesetzt.
Display und Beschilderung: Da LEDs lebendige, helle Farben erzeugen können, werden sie in digitalen Werbetafeln, elektronischen Displays und Beschilderungen eingesetzt.
Unterhaltungselektronik: Eine große Bandbreite an Unterhaltungselektronik wie Fernseher, Computermonitore, Smartphones und Anzeigeleuchten an verschiedenen Geräten sind mit LEDs ausgestattet.
Fahrzeugbeleuchtung: Aufgrund ihrer Langlebigkeit und Energieersparnis werden LEDs in Scheinwerfern, Rücklichtern, Bremslichtern und der Innenraumbeleuchtung von Autos eingesetzt.
Hintergrundbeleuchtung: LEDs werden in LCDs, einschließlich denen in Computermonitoren, Instrumententafeln und Fernsehern, zur Hintergrundbeleuchtung eingesetzt.
Dekorative Beleuchtung: Aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit und Farbpalette werden LEDs für dekorative Beleuchtung in der Landschaftsbeleuchtung, Architekturbeleuchtung und Weihnachtsbeleuchtung eingesetzt.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Kontrast zwischen LEDs und Fotodioden die Unterschiede in ihren Verwendungen, Fähigkeiten und Beiträgen zur modernen Technologie zeigt. Fotodioden sind hervorragend zum Erkennen und Messen von Licht geeignet, aber LEDs sind bekannt für ihre Fähigkeit, Licht auszusenden, was die Beleuchtungs- und Anzeigetechnologien revolutioniert hat. Das Verständnis der Unterschiede und besonderen Eigenschaften von Fotodioden und LEDs ist entscheidend, um ihr Potenzial bei der Entwicklung einer Vielzahl von Sektoren zu maximieren und den sich ändernden Anforderungen der Gesellschaft gerecht zu werden.