Funktionsweise einer LED-Lampe
LED steht für
L ight oder Licht-
E mitting auf emittierende
D iode deutsch: Diode
Physikalisch richtig wird eine LED "Leuchtdiode" genannt.
Spezielle Halbleiterdioden senden im Betrieb in Durchlassrichtung Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich aus.
Dieser Wellenbereich liegt zwischen dem ultraviolletten Bereich und dem infraroten Bereich, ist also der für das menschliche Auge sichtbare Bereich.
Die Umkehrung der Leuchtdiode ist die Fotodiode.
LEDs bestehen aus einem n- und einem p-Leiter, zwischen diesen beiden Schichten liegt der sehr dünne pn-Übergang.
Galliumarsenid und Galliumphosphit werden als Grundmaterial verwendet. Viele unterschiedliche Stoffe werden zur Dotierung genutzt.
Dotierung: Bezeichnet in der Halbleitertechnik das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder ins Grundmaterial des Schaltkreises (Störquellen, die gezielt etwas verändern).
Die Leuchtdioden sind so gebaut, dass das Licht, welches im pn-Übergang entsteht, nur in eine bestimmte Richtung austreten kann. Wird die Leuchtdiode in Durchlassrichtung geschaltet, fließt durch den pn-Übergang ein Strom. Dort kommt es zu einer Rekombination von Elektronen und Defektelektronen. Hierbei wird Energie frei, die in Form von Licht abgegeben wird.
Rekombination: Positive Ladungsträger (Defektelektrone) des p-dotierten Leiters und negative Ladungsträger des n-dotierten Leiters haben sich gegenseitig vernichtet.
Dotierungsatome sind ortsfest und bilden als Ionen eine Raumladung.
Die Stoffe, aus denen die Diode besteht, bestimmen die Farbe des Lichtes.
Die Form der Leuchtdiode bestimmt von welcher Fläche Licht abgegeben wird. (Die wichtigsten Formen sind Flächenstrahler, halbkugelförmige Strahler und strichförmige Strahler.)
Rekombination von Elektronen und Defektelektronen tritt auch bei anderen Dioden auf. Dabei wird die freiwerdende Energie allerdings nicht in Form von Licht, sondern in Form von Wärme abgegeben.
Leuchtdiode verbrauchen aufgrund ihrer Wirkungsweise nur sehr wenig Energie, deswegen eignen sie sich hervorragend für Anzeigevorrichtungen wie Standby-Betrieb des Fernsehers, Leuchtbänder, etc.
Die normale LED-Lampe arbeitet auch mit diesem Prinzip, deswegen ist ihr Einsparpotential gegenüber herkömmlichen Glühbirnen besonders groß.
Hier ist das ganze als Bild veranschaulicht:
Und jetzt nochmal ganz einfach ausgedrückt:
Eine LED besteht aus zwei Schichten. Eine davon ist negativ geladen und die andere positiv. Wird nun durch betätigen des Lichtschalters ein Stromfluss erzeugt, wandern die Teilchen der negativen Seite zur positiven. Dabei entsteht Licht.
