Wie funktioniert eine LED?

Blaue LED

Eine LED ist ein elektronisches Bauteil, dass Elektrizität in Licht umwandelt. Die Abkürzung LED steht für „Licht emittierende Diode“. Da Leuchtdioden eine höhere Lichtausbeute bei geringerem Energieverbrauch leisten, haben sie als Licht- und Signalgeber in den unterschiedlichsten Bereichen der hergebrachten Glühbirne, Leuchtoffröhren und Energiesparlampen längst den Rang abgelaufen.

Aufbau und Funktion der LED

Auf dem Boden eines kegelförmigen Kunststoff- oder Metallreflektors ist ein Halbleiterkristall angelötet. Auf diesem Grundhalbleiter ist eine weitere, dicht mit Löchern versetzte Halbleiterschicht aufgebracht. Durch atomare Wechselwirkungen werden Lichtblitze erzeugt und durch die gelochte Maske abgegeben. Mit unterschiedlichen Kristallarten können die Farben Gelb, Orange, Rot und Grün erzeugt werden. Weißes Licht entsteht durch die Mischung von Rot, Grün und Blau. UV-Licht oder Blau wird durch die Beschichtung Gehäuses mit Leuchtstoffen erzeugt. Die Farbwärme wird bei der Herstellung der LED festgelegt, es stehen kaltes, neutrales oder warmes Weiß zur Auswahl.

Schaltplan Symbol

Die halbkugelförmige Halterung streut die relativ schwache Lichtleistung und die linsenartige Form des Gehäuses bündelt das Licht, sodass mit wenigen Milliampere Strom große Helligkeit produziert wird. Je mehr Strom hindurchfließt, um so heller wird die LED, da der elektrische Widerstand fast auf Null sinkt. Der maximale Energiedurchfluss liegt bei 20 mA, denn höhere Werte erhitzen die Standard-Diode zu stark und zerstören sie. Zur Begrenzung der Spannung und um Stromschwankungen auszugleichen, muss jede LED mit einem Vorwiderstand betrieben werden. Unten aus dem Gehäuse ragen zwei Drahtstifte heraus. Die Kathode (Minuspol) ist etwas kürzer als die Anode (Pluspol) und am abgeflachten unteren Gehäuserand erkennbar. Da der Energiedurchfluss nur in eine Richtung stattfindet, zerstört eine Falschpolung beim Einbau die LED.

Arten

Rote LEDsAm meisten verwendet werden LEDs mit einem Durchmesser von 3 mm oder 5 mm,. Daneben gibt es noch die Formate Jumbo, Mini oder SMD. Hochleistungs-LEDs, die auf mehr als 20 mA ausgelegt sind, bieten durch ihre Bauform bessere Hitzeableitung. Low-Current LEDs leuchten noch schwach bei 2 mA Strom, während eine Standard-LED bei 8 – 10 mA erlischt. LEDs mit drei Dioden zusammen in einem Gehäuse geben weißes Licht mit der Möglichkeit, die Farbtemperatur präzise einzustellen. Diese mehrfarbigen RGB-Leuchtdioden erkennt man an separaten Anschlüssen für jede Farbe sowie einer gemeinsam genutzten Anode oder Kathode. Die große Anzahl Dioden auf LED-Displays und LED-Strips erfordert die sogenannte COB-Bauform (chip on bord), wobei die LEDs direkt auf die Platine gelötet und mit Silikon vergossen werden. Im Wohnbereich können alle vorhandenen Lampen mit Retrofit-LEDs bestückt werden, da diese E14 oder E27 Schraubsockel besitzen. Gegenüber Energiesparlampen liefern LEDs sofort beim Einschalten volles Licht und mehr Helligkeit sowie angenehmere Lichtfarben bei kleinerem Verbrauch – und sie sind dimmbar.

Anwendungen der LED

LED auf PlatineLeuchtdioden haben sich am Arbeitsplatz, zu Hause und bei Freizeitaktivitäten durchgesetzt. Pluspunkte im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln sind die längere Lebensdauer, eine höhere Schaltfestigkeit und die kleine Bauform. Defekte LEDs sollten im Elektronikmüll entsorgt werden.

  • Betriebskontrollleuchten, Infrarotfernsteuerungen
  • Raumbeleuchtung, Straßenbeleuchtung, Handybeleuchtung
  • Lichterketten, Matrixanzeigen, KFZ-Rückleuchten
  • Taschenlampen, Handscheinwerfer, Flutlicht
  • Laserpointer, Fototechnik, Lichtschranken
  • Siebensegmentanzeigen
  • LED-Fernsehgeräte, TFT-Displays
  • Medizintechnik, Lichthärtungsgeräte im Nagelstudio
  • Verkehrsampeln, Hinweistafeln, Fahrspuranzeige
  • Sicherheitsbrustgeschirre und Blinkanhänger für Hunde

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