Wissenswertes über LED


LED - eine neue Dimension der Beleuchtung

Klein in den Abmessungen und mit entscheidenden technologischen Vorteilen revolutioniert die LED (Licht emittierende Diode oder technisch Luminiszenzdiode) die Lichtwelt und wird bei vielen Beleuchtungsanwendungen zu einer echten Alternative zu konventionellen Leuchtmitteln.


LED - Funktionsweise



Luminiszenzdioden basieren auf Halbleiterverbindungen, die elektrischen Strom direkt in Licht umwandeln. Im Gegensatz zu Glühlampen wird das Licht also nicht von einer Glühwendel abgegeben, sondern von einem Festkörperkristal in Form eines ebenen Chip. Der Kristal besteht aus zwei unterschiedlich gepolten Bereichen, dem n-Gebiet mit einem Elektronenüberschuss und einem p-Gebiet mit einem Mangel an Elektronen. Bei dem in Durchlaßrichtung gepolten pn-Übergang erfolgt durch ein Rekombinationsprozess ein Ausgleich zwischen Elektronenüberschuss und - mangel.
Die bei diesem Vorgang freiwerdende Energie wird als Strahlung (sichtbares Licht) abgegeben. Dieses Licht ist monochromatisch, d.h. es besteht aus nur einer Wellenlänge und ist somit einfarbig. Je nach zur Herstellung des Halbleiterkristals verwendeten Materialien leuchten LEDs in rot, orange, gelb, grün oder blau. Weißes Licht wird entweder durch Farbmischung (drei LEDs in rot, grün und blau) oder durch Luminiszenzkonversion erzeugt. Hierbei regt blaues Diodenlicht Luminiszensfarbstoffe zu Gelbemission an. Die Überlagerung der Emissionen ergibt weißes Licht. Für die elektrische Kontaktierung und die Ableitung der Wärme sorgt das Leadframe, auf das die Halbleiterkristale aufgebracht werden. Die Kunstofflinse schützt den Chip vor Umwelteinflüssen und dient gleichzeitig als optische Linse, die den Öffnungwinkel des Lichtstrahls bestimmt.


LED - Eigenschaften und Vorteile

Die Effizienz von LEDs ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Weiße LEDs werden mit einer Ausbeute von 20 Lumen pro Watt (lm/W) hergestellt, rote erreichen 50 lm/W. Somit sind sie in der Lichtausbeute mit Halogen-Glühlampen vergleichbar.
Die Wirtschaftlichkeit von LEDs wird zudem von ihrer langen Lebensdauer von bis zu 80.000 Stunden positiv beeinflußt. Die Lebensdauer von Leuchtdioden wird von der Ausfallrate und dem Rückgang des Lichtstroms gegenüber dem Ausgangswert bestimmt. Wenn Leuchtdioden im Rahmen der vom Hersteller angegebenen Strom- und Temperaturwerte betrieben werden, ist ein Totalausfall praktisch ausgeschlossen. Der kontinuierliche Lichtstromrückgang (Degradation), der von der Temperaturbelastung der lichterzeugenden Schicht abhängt, ist daher der Schwerpunkt bei der Lebensdauerbetrachtung. Laut Definition der Halbleiterindustrie ist die durchschnittliche Lebensdauer einer LED dann erreicht, wenn der Lichtstrom die Hälfte des Ausgangswertes erreicht hat. Der Leuchtenhersteller kann durch ein günstiges thermisches Design der Leuchten die Lebensdauer entscheidend beeinflussen, der Anwender kann dies durch Nutzung der Leuchte in den vom Hersteller vorgegebenen Betriebsbedingungen tun.
LEDs können bei kleinen Spannungen (SELV) und geringen Strömen betrieben werden. Aufgrund der Farbenvielfalt, der geringen Abmessungen und somit der hohen Flexibilität der Module eröffnen LEDs viele neue Gestaltungsmöglichkeiten in den verschiedenen Einsatzgebieten. Weitere gewichtige Vorteile sind die beinahe grenzenlose Schaltbarkeit bei sofortigem 100-prozentigem Licht-Output, die hohe Stroßfestigkeit, IR- und UV-freies Licht sowie ein geräuschloser Betrieb mit geringer Hitzeentwicklung.


Weiterführende Informationen zum Thema


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Wissenswertes über LED


LED - eine neue Dimension der Beleuchtung

Klein in den Abmessungen und mit entscheidenden technologischen Vorteilen revolutioniert die LED (Licht emittierende Diode oder technisch Luminiszenzdiode) die Lichtwelt und wird bei vielen Beleuchtungsanwendungen zu einer echten Alternative zu konventionellen Leuchtmitteln.


LED - Funktionsweise



Luminiszenzdioden basieren auf Halbleiterverbindungen, die elektrischen Strom direkt in Licht umwandeln. Im Gegensatz zu Glühlampen wird das Licht also nicht von einer Glühwendel abgegeben, sondern von einem Festkörperkristal in Form eines ebenen Chip. Der Kristal besteht aus zwei unterschiedlich gepolten Bereichen, dem n-Gebiet mit einem Elektronenüberschuss und einem p-Gebiet mit einem Mangel an Elektronen. Bei dem in Durchlaßrichtung gepolten pn-Übergang erfolgt durch ein Rekombinationsprozess ein Ausgleich zwischen Elektronenüberschuss und - mangel.
Die bei diesem Vorgang freiwerdende Energie wird als Strahlung (sichtbares Licht) abgegeben. Dieses Licht ist monochromatisch, d.h. es besteht aus nur einer Wellenlänge und ist somit einfarbig. Je nach zur Herstellung des Halbleiterkristals verwendeten Materialien leuchten LEDs in rot, orange, gelb, grün oder blau. Weißes Licht wird entweder durch Farbmischung (drei LEDs in rot, grün und blau) oder durch Luminiszenzkonversion erzeugt. Hierbei regt blaues Diodenlicht Luminiszensfarbstoffe zu Gelbemission an. Die Überlagerung der Emissionen ergibt weißes Licht. Für die elektrische Kontaktierung und die Ableitung der Wärme sorgt das Leadframe, auf das die Halbleiterkristale aufgebracht werden. Die Kunstofflinse schützt den Chip vor Umwelteinflüssen und dient gleichzeitig als optische Linse, die den Öffnungwinkel des Lichtstrahls bestimmt.


LED - Eigenschaften und Vorteile

Die Effizienz von LEDs ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Weiße LEDs werden mit einer Ausbeute von 20 Lumen pro Watt (lm/W) hergestellt, rote erreichen 50 lm/W. Somit sind sie in der Lichtausbeute mit Halogen-Glühlampen vergleichbar.
Die Wirtschaftlichkeit von LEDs wird zudem von ihrer langen Lebensdauer von bis zu 80.000 Stunden positiv beeinflußt. Die Lebensdauer von Leuchtdioden wird von der Ausfallrate und dem Rückgang des Lichtstroms gegenüber dem Ausgangswert bestimmt. Wenn Leuchtdioden im Rahmen der vom Hersteller angegebenen Strom- und Temperaturwerte betrieben werden, ist ein Totalausfall praktisch ausgeschlossen. Der kontinuierliche Lichtstromrückgang (Degradation), der von der Temperaturbelastung der lichterzeugenden Schicht abhängt, ist daher der Schwerpunkt bei der Lebensdauerbetrachtung. Laut Definition der Halbleiterindustrie ist die durchschnittliche Lebensdauer einer LED dann erreicht, wenn der Lichtstrom die Hälfte des Ausgangswertes erreicht hat. Der Leuchtenhersteller kann durch ein günstiges thermisches Design der Leuchten die Lebensdauer entscheidend beeinflussen, der Anwender kann dies durch Nutzung der Leuchte in den vom Hersteller vorgegebenen Betriebsbedingungen tun.
LEDs können bei kleinen Spannungen (SELV) und geringen Strömen betrieben werden. Aufgrund der Farbenvielfalt, der geringen Abmessungen und somit der hohen Flexibilität der Module eröffnen LEDs viele neue Gestaltungsmöglichkeiten in den verschiedenen Einsatzgebieten. Weitere gewichtige Vorteile sind die beinahe grenzenlose Schaltbarkeit bei sofortigem 100-prozentigem Licht-Output, die hohe Stroßfestigkeit, IR- und UV-freies Licht sowie ein geräuschloser Betrieb mit geringer Hitzeentwicklung.


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