LED

Halbleiter und Spektralbereiche

Der Aufbau einer LED entspricht dem einer ganz normalen Diode, sie besitzen daher auch die gleichen Grundeigenschaften. Hauptbestandteil von Dioden ist ein Halbleiterkristall, der aus unterschiedlichen Materialien bestehen kann. Das Besondere an Dioden ist, dass Strom nur in eine Richtung durch sie hindurch fließt. Diese Richtung wird auch Durchlassrichtung genannt. Dioden dienen wegen dieser Eigenschaft meist als Isolatoren in Stromkreisläufen.

Die Aufgabe von LEDs ist im Gegensatz zu normalen Dioden eine ganz andere: Sobald Strom durch LEDs in Durchlassrichtung fließt, strahlt die Leuchtdiode je nach Typ Licht, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung ab. Dies ist nur möglich, wenn der verbaute Halbleiterkristall ein sogenannter III-V-Halbleiter ist.

Je nach Halbleiter-Material kann das von LEDs abgestrahlte Licht variieren. Eine LED mit einem Aluminiumgalliumarsenid-Halbleiter leuchtet beispielsweise blau, während ein Galliumphosphid-Halbleiter zu grünem Licht führt. Weitere mögliche LED-Farben sind Infrarot, Rot, Orange, Gelb, Violett und Ultraviolett.

Fernbedienung, Auto-Blinker und Wohnleuchte

LEDs werden nicht nur als Leuchtmittel verwendet. Bislang kamen sie am häufigsten als Signalleiter zum Einsatz. Dabei handelt es sich meist um Infrarot-LEDs, deren Licht für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Infrarot-LEDs finden sich zum Beispiel häufig in Fernbedienungen oder Lichtschranken.

Da Glühbirnen vom Markt verschwunden sind, spielen LEDs bei der Suche nach angemessenem und energiesparendem Ersatz eine größere Rolle. Ob in Autoleuchten, Taschenlampen oder als Glühbirnenersatz für die Wohnzimmerlampe: Die LED hat ihren Siegeszug als Beleuchtungsmittel gerade erst angetreten. Auch bei der Beleuchtung von LCD-Fernsehern kommen aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs immer häufiger LEDs zum Einsatz. Umgangssprachlich werden entsprechende LCD-Fernseher deshalb auch LED-Fernseher genannt.

LED: Die bessere Glühbirne

Es gibt kein Halbleiter-Material, mit dem eine LED weißes Licht abstrahlen kann. Um mit LEDs weißes Licht zu erzeugen, kommen verschiedene Verfahren zur additiven Farbmischung zum Einsatz. Weiße LED-Lampen werden, wie Leuchtstofflampen auch, für unterschiedliche Farbtemperaturen gefertigt. Übliche Kategorien sind das „kaltweiße“, tageslichtähnliche Licht (Farbtemperatur 5500–6000 K) und das „warmweiße“ Licht, ähnlich dem von Glühbirnen (2700–3000 K). Viele erhältliche LEDs liegen derzeit bei 30 bis 80 Lumen/Watt (lm/W). Die Lichtausbeute liegt damit über der von Glüh- und Halogenlampen mit circa 13 beziehungsweise 17 lm/W.

Die LED trumpft mit zahlreichen Vorteilen auf: Sie verbraucht im Vergleich zur Glühbirne weniger Energie bei gleicher Lichtmenge, erzeugt weniger Wärme, ist unempfindlich gegenüber Erschütterungen, erreicht deutlich kürzere Schaltzeiten, verkraftet rund eine Million Schaltzyklen, ist ohne Farbänderung und Wirkungsgradverlust dimmbar und hat eine hohe Lebensdauer. Qualitativ hochwertige LED-Lampen brennen bis zu 20 Jahre.

Defekte oder ausgediente LED-Lampen enthalten zudem keine Schadstoffe oder Schwermetalle. Sie müssen jedoch aufgrund des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes im Elektronikschrott entsorgt werden. Eine spezielle Behandlung nach der Entsorgung, wie zum Beispiel bei Kompaktleuchtstofflampen, ist nicht nötig.