LED

Eine LED (Abkürzung für Light Emitting Diode), auch Leuchtdiode oder Lumineszenzdiode genannt, ist ein optoelektronisches Bauteil, welches elektrische Energie in Licht umwandelt.

Aufbau

Die LED ist ein Halbleiterbauelement und ähnelt vom Aufbau her dem einer herkömmmlichen Diode. Sie besteht aus zwei unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien, an deren Grenzschicht sich ein p-n-Übergang ausbildet. Als Grundsmaterial zur Herstellung werden überwiegend III-V-Halbleiter verwendet, also Halbleiter aus den Gruppen III und V des Periodensystems der Elemente, wie Galliumarsenid oder Galliumphosphid. Bei diesen Stoffkombinationen lässt sich der Bandabstand sehr leicht einstellen, wodurch unterschiedliche Lichtfarben ermöglicht werden.

Funktionsprinzip

Wird eine Diode in Durchlassrichtung betrieben, setzt mit Überschreiten der Durchbruchspannung ein massiver Elektronenstrom durch die Grenzschicht ein. Dabei durchwandern sie das elektrische Feld, welches zum Überwinden der Durchbruchspannung aufgebaut wurde. Die Elektronen nehmen dabei elektrische Energie auf und gelangen ins Leitungsband. Beim Rückfall in das Valenzband geben sie ihre Energie wieder ab. Dies geschieht aufgrund der Verwendung von III-V-Halbleitern in Form von sichtbarem Licht. Ein Teil der Energie wird aber nach wie vor in Form von Schwingungen, also thermischer Energie an die Gitteratome abgegeben.

Bauformen

Es gibt mittlerweile einen Vielzahl an Bauformen von LEDs. Neben LEDs in sämtlichen Farbbereichen gibt es mittlerweile auch LEDs, die in mehreren Farben leuchten können. Dazu gehören neben den DUO-LEDs, bei welchen zwei LEDs in einem Gehäuse verbaut werden (meist rot und grün) vor allem die RGB-LEDs. Diese beinhalten jeweils mindestens eine LED der Grundfarben rot, grün und blau, sodass sich mit ihnen das komplette Farbspektrum abbilden lässt.

Eine LED sollte immer nur in Durchlassrichtung betrieben werden. Daher ist die Kathode durch eine Abflachung am Gehäuse gekennzeichnet. Im Auslieferungszustand ist die Kathodenseite auch oft am verkürzten Anschlussbein zu erkennen. Bei LEDs in SMD-Bauform ist die Kathode ebenfalls durch eine abgeflachte Kante oder eine Beschriftung gekennzeichnet.

Bedrahtete LEDs. Links: 3mm LED rot, gut zu erkennen ist die abgeflachte Kathodenseite; Rechts: Superhelle LED – weiß, zu sehen ist der kegelförmige Reflektor mit dem das rückwärtig vom Chip abgestrahlte Licht zurückgeworfen wird.

Anwendungsgebiete

• Statusleuchten in elektronischen Geräten
• Hintergrundbeleuchtung von Displays
• LED-Displays
• Taschenlampen
• KFZ-Beleuchtung
• Innenraumbeleuchtung
• Außenleuchten zu Orientierungszwecken
• Optokoppler