Die LED: wo sie herkommt, wie sie funktioniert und was sie uns nutzt

LED Aufbau
User:Inductiveload via Wikimedia Commons
Längst haben LEDs Einzug in unseren Alltag gehalten. Aufgrund ihrer vielen Vorteile lösen sie andere Leuchtmittel wie Glühbirnen, Energiesparlampen oder Halogenstrahler zunehmend ab. Dabei unterscheiden sie sich grundlegend von allen bisher genutzten Lichtquellen. Doch wie funktionieren LEDs eigentlich?

Die Buchstaben LED stehen für Licht emittierende Dioden (Halbleiter) und basieren auf der Lichterzeugung aus Kristallen.

Entdeckt wurde die Fähigkeit von Halbleiter-Verbindungen, beim Anlegen einer Spannung Licht abzugeben, bereits 1907 von dem englischen Forscher Henry Joseph Round. Zunächst wurde dieser Feststellung jedoch keine größere Bedeutung beigemessen, sodass es bis zur Entwicklung der ersten (roten) LED durch Nick Holonyak, der als Erfinder der Leuchtdioden gilt, noch bis zum Jahre 1962 dauern sollte. Ab den 1970er Jahren waren LEDs dann in Grün, Orange und Gelb erhältlich, 20 Jahre darauf auch in Blau. 1995 wurde schließlich die erste weiße LED entwickelt, die seit 2000 in verschiedenen Geräten zu finden ist.

Das Prinzip hinter der LED-Technik

LEDs bestehen aus einem Halbleiterkristall mit zwei Anschlussstellen, einer Anode (+) und einer Kathode (-). Für eine gute elektrische Leitfähigkeit, werden in eine Schicht des Kristalls Fremdatome mit Elektronenmangel eingebracht, in die andere, die n-Schicht, Fremdatome mit Elektronenüberschuss. Die Atome mit Elektronenmangel kommen aus der Erdmetalle/Borgruppe. Es handelt sich bei ihnen zum Beispiel um die Elemente Gallium oder Aluminium. Sie werden mit Elementen der Stickstoff-Phosphor-Gruppe kombiniert, die einen Überschuss an Elektronen aufweisen.

Und so funktioniert´s

Die Oberseite des Kristalls ist durch einen dünnen Draht mit der Anode verbunden. Fließt Strom in Flussrichtung durch die LED, wandern die frei beweglichen, leitfähigen Überschusselektronen direkt von „n“ in die Mangelregion „p“. Dort besetzen sie die Lücken der Akzeptoren und rekombinieren mit den positiv geladenen Atomen. Die dabei frei werdende Energie wird als Licht abgegeben. Dieses Licht entweicht im Folgenden durch die p-Schicht, wobei die Lichtstärke proportional zur Stromstärke zunimmt. Je nachdem, wie hoch die Differenz des Energieniveaus zwischen Elektronengebern und -Nehmern ist, hat das Licht für uns eine bestimmte Farbe.

Leuchtdioden – die Technik macht den Mehrwert

Da bei diesem Prozess nahezu die gesamte Energie in Form von Licht abgegeben wird, entsteht keine Hitze, wie man sie von anderen Lampen kennt. Hierdurch erhöht sich ihre Lebensdauer. Gleichzeitig reduziert sich dank der optimalen Stromausnutzung der Energieverbrauch. So kann man mit modernen LEDs bis zu 90 % der Energiekosten sparen.

Das könnte Sie auch interessieren:

Herstellung der LED – so werden Leuchtdioden gefertigt

LED-Lampen: IP-Schutzklassen und -arten

LED-Bauformen: Welche es gibt und wofür sie gemacht sind

One thought on “Die LED: wo sie herkommt, wie sie funktioniert und was sie uns nutzt”

  1. Ein riesiger Vorteil ist di lange Haltbarkeit. Eine Lampe hält bis zu 50.000 Stunden durch (Energiesparlampen schaffen nur 15.000 Stunden). (Quelle: http://www.marktundmittelstand.de/nachrichten/produktion-technologie/led-technik-umstieg-macht-probleme/ )
    Vorsicht, diese hohe Nachfrage bring auch billig Produkte auf den Markt. Diese Billiganbieter versprechen oft ein enormes Energiesparpotenzial, das nicht der Wahrheit entspricht. Denn bei LEDs muss man auf die Qualität achte. Billige LEDs haben oft nur minderwertiges Material verbaut und das nimmt natürlich einiges an Leuchtkraft weg.

    Gruß,
    W.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.