LED (Leuchtdiode)

Lesen Sie auch Laserdiode.

Eine Leuchtdiode (LED, Light-Emitting Diode) ist eine Halbleiterbauelement, das beim Durchfluss von elektrischem Strom (sichtbares) Licht ausstrahlt. Bis vor wenigen Jahren wurden LEDs hauptsächlich in elektrischen Geräten für Signalzwecke eingesetzt, da sie als Beleuchtung nicht leistungsstark genug waren. Dies hat sich mittlerweile geändert und LED-Leuchtmittel verdrängen Glühlampen und Leuchtstoffröhren aufgrund ihrer höheren Energieeffizienz und Lebensdauer.

Das Licht der meisten LEDs ist monochromatisch mit einer einzelnen Wellenlänge. Die Ausgabe einer LED kann beispielweise von Rot (eine Wellenlänge von zirka 700 Nanometer) bis Blau-Violett (zirka 400 Nanometer) reichen. Einige LEDs strahlen Infrarotenergie (IR) aus (830 Nanometer oder länger). Diese LEDs bezeichnet man auch als Infrarotdiode (IRED).

Eine LED besteht aus zwei Elementen eines Materials, beispielsweise eine Gallium-Verbindung, das sich entweder p-dotierter (P-Typ) oder n-dotierter (N-Typ) Halbleiter nennt. Die beiden Elemente werden in direkten Kontakt miteinander gebracht und daraus ergibt sich ein sogenannter p-n-Übergang. In dieser Hinsicht gleicht eine LED den meisten anderen Dioden. Die zwei externen Anschlüsse einer Diode sind mit dem P- beziehungsweise N-Halbleiterbereich verbunden. Abhängig davon, mit welcher Polung man Gleichstrom anlegt, leitet die Diode (Durchlassrichtung) oder sperrt den Strom (Sperrrichtung). LEDs befinden sich in einer transparenten Hülle. Wird an eine LED eine Spannung in Durchlassrichtung angelegt, dann fließen Elektronen von der n-dotierten Seite zum p-n-Übergang und die LED leuchtet.

LEDs haben gegenüber weißglühenden und fluoreszierenden Leuchtmitteln Vorteile. Dazu gehören:

• Geringeren Leistungsbedarf: Die meisten Typen lassen sich mit Batterien betreiben.
• Hohe Effizienz: Der Großteil der Energie, der zu einer LED übertragen wird, wandelt sich in die Strahlung der gewünschten Form. Es wird nur sehr wenig Wärme produziert.
• Langlebigkeit: Werden sie richtig installiert, kann eine LED Jahrzehnte lang funktionieren.

Typische Anwendungsfälle sind:

• Kontrollleuchten: Sie können zwei Zustände besitzen, wie zum Beispiel an oder aus. Auch Balkendiagramme oder alphanumerische Anzeigen sind möglich.
• Hintergrundbeleuchtung eines LCD-Panels: Spezielle weiße LEDs werden in Computer-Flachbildschirmen eingesetzt.
• Datenübertragung mit Fiber Optic: Einfache Modulation ermöglicht Kommunikationsbandbreite mit minimalem Rauschen. Das Resultat sind hohe Geschwindigkeiten und Genauigkeit.
• Fernbedienung: Die meisten Fernbedienungen im Haushalt benutzen IREDs, um Daten an das Hauptgerät zu senden.
• Optokoppler: Damit lassen sich Signale in zwei galvanisch getrennten Stromkreisen übertragen.
• Beleuchtung: LED-basierte Leuchtmittel ersetzen Glühlampen und Leuchtstoffröhren. In den Leuchtmitteln für 230-Volt-Betrieb ist eine Elektronik untergebracht, die die Netzwechselspannung in Gleichspannung für die enthaltenen LED-Bauelement umwandelt.