Grundlegendes Wissen über die LED Technik

Die LED-Technik hat die Art, wie heute Gebäude und Straßen beleuchtet werden verändert. Die besonders sparsamen Lampen erzeugen eine hohe Helligkeit bei minimalem Energieverbrauch und haben eine lange Lebensdauer. Dabei hat sich die LED Technik in den vergangenen Jahren immer weiter entwickelt. Aus simplen Anfängen wurde Hochtechnologie, die heute für viele Zwecke eingesetzt wird und inzwischen auch die Glühbirne vollständig verdrängt hat.

Grundlagen der LED Technik

Leuchtender Halbleiterkristall

Im Prinzip ist jede LED nach dem gleichen Muster aufgebaut. Sogenannte Layer, bei denen es sich um mehrere einzelne Schichten handelt die übereinander liegen, stellen dabei die Grundlage der gesamten Technik dar. Diese Schichten bilden den sogenannten Halbleiterkristall, welcher meist am Boden einer Fassung angebracht ist. Hier ist dieser mit einer Lötstelle befestigt, welche auch einen elektrischen Kontakt darstellt. Die umgebende Fassung ist dabei mit einem reflektierenden Material versehen oder gleich ganz aus diesem gefertigt, und dient als Reflektor. Fließt nun Gleichstrom durch diese Diode, wandern Elektronen vom Plus- zum Minuspol, wobei durch einen Rekombination genannten Prozess ein Lichtphoton ausgesendet wird. Nach diesem Prinzip arbeiten alle heute verwendeten LED-Technologien.

Verwendete Materialien

Je nachdem, welches Material für die Diode verwendet wird, wird auch eine andere Farbe des Lichtes erzeugt. Bei der Verwendung von Aluminiumgaliumarsenid, wird zum Beispiel Infrarotlicht erzeugt. Für rotes, oranges und gelbes Licht kommt das sogenannte GaAsP und das AllnGap-Verfahren zum Einsatz. Hierbei werden Galiumarsenidphosphid und Aluminiumindiumgalliumphosphid in Kombination eingesetzt. Möchte man hingen grünes Licht erzeugen, wird reines Galiumphosohid verwendet. Für blaues Licht um Galiumnitird zu Einsatz. Alle anderen Farbtöne können im Prinzip aus der richtigen Mischung an Stoffen erzeugt werden. Heute kann prinzipiell jede Farbkombination hergestellt werden, wobei besonders seltene Farben, auch für einen erhöhten Preis der LEDs sorgen, da die verwendeten Materialen meist teurer sind.

Lebensdauer von LEDs

Die Lebensdauer einer LED lässt sich nicht auf ein bestimmtes Datum genau festlegen. Das Material des verbauten Halbleiters sowie die Umgebung und die Temperatur, bei welcher die LED betrieben wird, haben erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer. Auch die Stärke des angelegten Stroms kann dabei nicht vernachlässigt werden. Eine LED fällt nicht einfach wie eine Glühbirne aus, sondern verliert im Laufe ihres Lebens langsam an Helligkeit, bis die Stärke des erzeugten Lichtes unter den sichtbaren Punkt gefallen ist. Die Alterung wird dabei durch immer größer werdende Fehlerstellen im Kristall verursacht, welche sich durch die Nutzung weiter vergrößern. Im gemittelten Durchschnitt kann die Lebensdauer einer LED mit bis zu 100.000 Stunden angegeben werden.

Erzeugte Lumen

Als Lumen bezeichnet man den sogenannten Lichtstrom, welcher die Helligkeit einer Lampe angibt. Zum Vergleich soll hier eine normale Glühbirne herangezogen werden. Eine 40 Watt Lampe erzeugt dabei etwa eine Lichtleistung von 400 Lumen. Eine 4 Watt LED erreicht hierzu im Vergleich bereits einen Lichtstrom von 300 Lumen und ist somit deutlich effizienter. In Lux umgerechnet, erzeugt somit eine 4 Watt LED in einem Abstand von nur 1 Meter 52 Lux. Eine Glühbirne im gleichen Abstand schafft hier nur 42 Lux.

Anwendungsbereiche

Die Anwendungsbereiche von LEDs gehen heute weit über die Industrie hinaus, in welcher diese Form der Lampen schon sehr früh – Mitte der Siebziger – als Signallampen eingesetzt wurden. Heute hat die LED-Technik die Oberhand gewonnen und Leuchtmittel wie die Glühbirne vom Markt verdrängt. Auch die herkömmlichen Energiesparlampen werden nun Schritt für Schritt abgelöst. Daher kommen LEDs heute fast überall vor. Sie dienen zur Beleuchtung von Wohnhäusern, werden in Straßenlaternen eingesetzt und als Autoscheinwerfer verwendet. Auch in Lichterketten und speziellen LED-Schläuchen kommen sie zum Einsatz. Ein Grund für die rapide Verbreitung der Technik, ist dabei die verbesserte Technik und die Sparsamkeit der Lampen. Die LED wird in allen Lebensbereichen Einzug halten.

LED Lampen Lichtausbeute

Bei LEDs geht weit weniger Energie als Wärme verloren, als dies bei einer konventionellen Glühbirne der Fall ist. Bis zu 85 Prozent des Stromes können in sichtbares Licht umgewandelt werden. Der Rest der Energie geht in Form von Wärme und UV-Licht verloren. Blaue LEDs schneiden dabei deutlich besser ab als weiße, wobei hier die Einheit Lumen allerdings sehr irreführend ist. Da sich diese am menschlichen Auge orientiert, ist das Ergebnis der Messung meist anders herum.

Geschichte kurz und knapp

Nachdem wir Ihnen grundlegendes Wissen über die LED Technik vermittelt haben hier noch ein kurzer Abriss zur Geschichte , welche verdeutlicht, wie die LED zu dem wurde, was sie heute ist. Der Ursprung der LED geht eigentlich schon auf das Jahr 1876 zurück. Hierentdeckte Ferdinand Braun, das ein Kristall in eine Richtung Strom leiten konnte. Je höher die Spannung, desto effektiver floß der Strom durch den Kristall. Wirklich erfunden wurde die LED aber erst im Jahre 1962. Bereits in der siebziger Jahren war die Technik soweit gediehen, dass sie vor allem als Kontrollleuchten in großen Industrieanlagen und Kraftwerken vorkam. Für die kommerzielle Vermarktung waren ihr Aufbau und ihre Fertigung aber noch zu teuer. Erst seit Anfang der Neunziger traten die LEDs ihren Siegeszug an, denn durch verbesserte Technik und kostengünstigere Produktionsmethoden, konnten die Lampen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Die Entwicklung der Technik ist auch jetzt noch nicht abgeschlossen.