LED-Leuchtmittel

Die Leuchtdiode | LED



Wieso sind LEDs am Markt so erfolgreich?



Aufbau der LED

LEDs (engl. light emitting diode) ha­ben eine Kantenlänge von 250 μm. Das Licht scheint durch ein waben­för­miges Metallgitter. Hierüber wird der Strom gleichmäßig verteilt. Am pn-Über­gang entsteht das Licht, wel­ches in alle Richtungen spontan strahlt.

Optische Leistung



Ab der Schleusen­span­nung  US fließt Strom durch die LED, der durch einen Widerstand begrenzt. Solange der Kris­tall nicht zu warm wird gilt: Je größer der Strom, desto höher die optische Ausgangsleistung.

Strom-optische-Leistung-Kennlinie

Die Farbe der LED



Farbspektrum und Lichtempfindlichkeit des Auges

Die Farbe der LED, welche mit der Wellen­länge λ charakterisiert wird, hängt vom Kristall­material ab. Unser Auge ist dabei unterschiedlich sen­sitiv. So nehmen wir grün am inten­siv­sten wahr, während­des­sen der infra­rote Be­reich für uns unsichtbar ist. Die Wellenlänge berechnet sich aus dem Quotient von Lichtgeschwindigkeit c und Frequenz f der Lichtwelle:

$$\lambda=\frac{c}{f}$$

Totalreflexion im Kristall



Im Halbleiterkristall wird das erzeugte Licht ab einem Winkel von 17 ° total reflektiert. So bleiben etwa 80 % des Lichts im Kristall.

Totalreflexion im Halbleiterkristall

Wabenstruktur



wabenförmige Struktur auf der Rückseite einer LED

Um nun mehr Licht aus dem Kristall zu bekommen haben sich Ingenieure etwas ganz besonderes einfallen lassen. Sie schleifen den Kristall auf der Rückseite und ätzen eine wabenförmige Struktur hinein. Die Oberfläche wird vergrößert und es kommt deutlich mehr Licht heraus.

Weiße LEDs



Wie aber entsteht aus einer blauen LED eine weiße LED? Hierzu bringt man einen Leuchtstoff (Phophor-Ver­bindung) auf die Oberfläche auf, der einen Teil des blauen Lichts in rotes und grünes Licht umwandelt. Durch die "additive Mischung" der drei Far­ben erhält man eine weiß leuchtende LED.

Entstehung von weißem Licht in einer blauen LED

Wortliste und Satzbausteine



LED Leuchtdiode
Die Diode elektronisches Bauteil, welches Strom nur in eine Richtung durchlässt.
pn-Übergang An dem Übergang wird aus Strom Licht erzeugt.
Die Schleuse Klappe zum freigeben oder stauen von Wasser.
Die Schleu­sen­span­nung $U$ Die Spannung, ab der Strom durch die Diode fließt.
Wellenlänge $\lambda$ Abstand zwischen zwei Wellenmaxima.
Lichtge­schwin­digkeit $c$ Rate mit der sich Licht bewegt $c=300\cdot 10^6 $ m/s.
optische Leistung $P_{opt}$ Maß für die Helligkeit einer Leuchtdiode.
Frequenz $f$ Schwingungsbewegungen pro Sekunde.
Amplitude Maß für die Intensität einer Schwingung
Totalre­flexion Trifft Licht von einem optischen dichteren Medium auf ein optisch dünneres Medium wird ab einem bestimmten Winkel alles Licht reflektiert.
Additive Farb­mischung Überla­gerung von Licht unterschied­licher Farben. Über­lagert man die drei Grund­farben rot, grün und blau ensteht weißes Licht.

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