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Leuchtdiode

Leuchtdioden, auch kurz LED für Light Emitting Diode genannt, gewinnen ihre Leuchtkraft durch die Umwandlung von elektrischer Energie. Leuchtdioden können eine sehr hohe Leuchtkraft mit verhältnismäßig sehr wenig Energie zu erzeugen. Aus diesem Grund werden die Leuchtdioden immer dann eingesetzt, wenn es darum geht, viel Licht zu gewinnen. Des Weiteren besitzen Leuchtdioden eine sehr hohe Lebensdauer.

Leuchtdiode – Funktionsweise

Leuchtdioden bestehen aus einem Grundhalbleiter. Auf diesem Grundhalbleiter befindet sich eine dünne Schicht eines weiteren Halbleiters, der aber andere leitenden Eigenschaften besitzt als der Grundhalbleiter. Diese Schicht besitzt eine große Löcherdichte. Wird jetzt Energie in Form von Ladungsträgern auf die Grenzschicht aufgebracht, geben die Elektronen bei der Rekombination ihre elektrische Ladung ab. Dies geschieht durch einen kleinen Lichtblitz. Diese Lichtblitze werden gebündelt und als Lichtstrahl abgegeben. Je stärker die Stromstärke ist, die hier eingeleitet wird, desto heller wird das sichtbare Licht.

Da Leuchtdioden in der Regel mit weniger Energie auskommen, als diese bei normalen Betriebsspannungen freigesetzt wird, benötigt man zum Betrieb einer Leuchtdiode Vorwiderstände. Ohne einen Vorwiderstand würde die Leuchtdiode durch die zu hohe Energie kaputt gehen.

Die Vorwiderstände haben, wenn sie in einer Reihe mit der Leuchtdiode geschaltet werden, die Eigenschaft, einen Anteil der zugeführten Spannung aufzunehmen und diese so von der Leuchtdiode fernzuhalten. Die Gesamtspannung wird also im Verhältnis der Widerstände, wobei hier auch die Leuchtdiode als Widerstand gezählt wird, aufgeteilt. Es kommt zwar aufgrund dieses Prinzips nicht darauf an, ob der Widerstand vor oder nach der Leuchtdiode geschaltet ist, der zusätzliche Widerstand wird aber grundsätzlich als Vorwiderstand bezeichnet.

Leuchtdiode – Farbe

Leuchtdioden können in unterschiedlichen Farben ihr Licht abgeben. Welche Farbe das Licht der Leuchtdiode ausstrahlt, hängt vor allem von dem Halbleiterkristall und der Wellenlänge des mit seiner Hilfe entstehenden Lichts ab. Den höchsten Wirkungsgrad erzielen hier rote Leuchtdioden. Zur Erzeugung der Farben Rot-Orange oder Amber werden Kristallmischungen aus Aluminium, Gallium, Phosphat und Indium verwendet. Für Weiß, Blau, Grün oder Cyan werden Indium-, Nitrogen- und Galliumkristallmischungen als Halbleiterkristall eingesetzt.

Leuchtdiode – Kennlinie

Um die Diodenkennlinie ermitteln zu können und so die Abhängigkeit der Spannung zum Strom bei der Leuchtdiode festzustellen, werden mit speziellen Messverfahren die Kennlinie der einzelnen Leuchtdioden festgestellt. Hier wird vor allem die Sperr- sowie die Durchlassspannung, die Spannungsquelle, der Sperrstrom sowie der Durchlassstrom gemessen. Diese Messwerte werden in ein Schaubild auf die richtigen Koordinaten übertragen, was letztendlich durch die Verbindung dieser Punkt zu einer Kennlinie zusammengefügt wird.

Leuchtdiode – Anwendungsbereiche

Leuchtdioden finden aufgrund ihres nur geringen Energieverbrauchs sowie des sehr hell leuchtenden Lichts vielfache Einsatzmöglichkeiten. So werden Leuchtdioden mittlerweile als Glühbirnenersatz in Taschenlampen oder anderen Leuchtmitteln eingesetzt. Mit speziellen Leuchtdioden bzw. die Nutzung mehrerer Leuchtdioden gleichzeitig eignen sich Leuchtdioden sogar zur Erzeugung von Laserlicht, was sie auch für den Einsatz im industriellen Bereich unersetzlich gemacht haben.

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