Was ist eine LED?

Eine LED (Light emitting diode, auf Deutsch: Licht aussendende Diode) ist ein elektronisches Leuchtmittel. Sie besteht aus sogenannten Halbleitermaterialien, die Licht aussenden, wenn Strom durch sie hindurch fließt. Anders als bei einer Glühbirne, bei der Licht durch das Erhitzen eines Drahtes entsteht, leuchtet eine LED durch Elektronenbewegung. Diesen physikalischen Effekt nennt man Elektrolumineszenz.

Der Aufbau einer Leuchtdiode

Eine LED besteht aus einem LED-Chip, einer Reflektorwanne, einem positiven und einem negativen Pol, einem Draht und einer Kunststofflinse. Gemeinsam bilden diese Materialien eine Leuchtdiode.

Dioden sind elektronische Bauelemente, die Strom in nur eine Richtung fließen lassen. Um in einen Stromkreislauf eingebaut zu werden, benötigt die LED zunächst zwei Pole (Elektroden). Dabei gibt es einen positiven Pol (Anode) und einen negativen Pol (Kathode).

Die Anode ist über einen Draht mit einem LED-Chip verbunden. Der LED-Chip enthält einen Kristall aus einem Halbleitermaterial, welcher die eigentliche Lichtquelle einer LED ist. Dieser Halbleiterkristall besteht wiederum aus zwei Schichten:

• n-Schicht (negativ geladene Schicht): Die obere Schicht enthält überschüssige Elektronen – sie ist also negativ geladen.
• p-Schicht (positiv geladene Schicht): Die untere Schicht hat einen Elektronenmangel. Die Plätze, an denen Elektronen fehlen, werden Löcher genannt. Durch ihren Elektronenmangel, ist die untere Schicht des Kristalls positiv geladen.

Um das Licht in die gewünschte Richtung zu lenken, sitzt der LED-Chip in einer Reflektorwanne. Diese ist mit der Kathode verbunden, worüber der Strom wieder abgeleitet wird. Eine Kunststofflinse schützt den gesamten Aufbau.

Die Funktionsweise einer LED

Bei einer Leuchtdiode fließt der Strom von der Anode zur Kathode. Das heißt, dass die Anode mit dem positiven Pol und die Kathode mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden werden muss. Die Richtung in die der Strom dann fließt, nennt man Durchlassrichtung. Nur wenn der Strom in Durchlassrichtung durch eine LED fließt, sendet sie Licht aus.

Ist eine LED korrekt mit einer Stromquelle verbunden und die richtige Spannung angelegt, zieht die Anode Elektronen aus der Stromquelle an und leitet sie über den Draht in den LED-Chip. Hier trifft der Strom zunächst auf die negativ geladene Schicht (n-Schicht) des Kristalls. Diese n-Schicht hat überschüssige Elektronen, die ein hohes Energieniveau (Leitungsband) vorweisen. Das bedeutet, dass sich diese Elektronen frei bewegen können.

Durch den Strom springen die überschüssigen Elektronen der n-Schicht auf die positiv geladene p-Schicht über. Dort nimmt ein Elektron den Platz eines fehlenden Elektrons ein – es rekombiniert mit einem Loch. Bei diesem Vorgang fällt das Elektron in ein niedrigeres Energieniveau (Valenzband) und gibt Energie in Form von Licht ab.

Das Licht wird anschließend von der Reflektorwanne in die gewünschte Richtung reflektiert. Diese ist wiederum mit der Kathode verbunden, wodurch der Strom wieder abfließt.

💡 Schon gewusst?

Wie viel Energie ein Elektron dabei freigibt, hängt von der Differenz zwischen dem hohen und dem niedrigen Energieniveau ab. Diese Differenz nennt man Bandlücke und sie entscheidet über die Farbe des Lichts. Durch die Verwendung verschiedener Halbleitermaterialien, kann die Bandlücke und damit die Farbe des Lichts beeinflusst werden.

Die Vorteile einer LED

Die Verwendung von LEDs bringt viele Vorteile mit sich. Hier haben wir ein paar davon zusammengefasst:

✓ Hohe Energieeffizienz: Einen großen Teil der elektrischen Energie wandeln LEDs in Licht um. Dabei erzeugen sie im Vergleich zu Glüh- oder Halogenlampen weniger Wärme und funktionieren auch bei geringen Temperaturen einwandfrei.

! Wärmeableitung: Auch bei hochwertigen LEDs ist eine gute Wärmeableitung jedoch notwendig, um die Lebensdauer zu maximieren. Wenn die Wärme nicht richtig abgeführt wird, kann dies die LED schädigen.

✓ Geringer Stromverbrauch: Sie benötigen deutlich weniger Strom und eine geringere Spannung als herkömmliche Leuchtmittel.

✓ Sofort volle Helligkeit: Im Gegensatz zu Energiesparlampen brauchen LEDs keine Aufwärmzeit.

✓ Umweltfreundlich: Nicht nur durch den geringeren Stromverbrauch sind LEDs umweltfreundlich. Zudem enthalten sie keine giftigen Stoffe wie Quecksilber und sind recycelbar.

! Schadstoffe (in geringen Mengen): Obwohl qualitativ hochwertige LEDs in der Regel frei von Quecksilber sind, können sie immer noch Schwermetalle wie Gallium und Arsen enthalten, was eine umweltgerechte Entsorgung notwendig macht.

✓ Lange Lebensdauer: LEDs halten in der Regel 15.000-50.000 Stunden und sind stoß- und vibrationsfest. Damit sind sie langlebiger und robuster als Glüh- und Halogenlampen. Während ihrer gesamten Lebensdauer, verlieren LEDs zudem nicht an Effizienz.

! Korrekter Gebrauch: LEDs sind zwar sehr umgänglich, dennoch ist ein korrekter Gebrauch notwendig. So sind LEDs zum Beispiel empfindlich gegenüber Spannungsschwankungen. Wenn die Stromversorgung unregelmäßig ist, kann dies ihre Lebensdauer oder Leistung beeinträchtigen, auch bei hochwertigen Modellen.

✓ Kompakte Bauweise: LEDs sind klein. Dadurch ermöglichen sie flexible Designs in Beleuchtung und Displays und können enger platziert werden.

✓ Sicherheit: Durch ihre niedrige Betriebsspannung verringert sich das Risiko von Stromschlägen. Zudem wird in LEDs meist Kunststoff verbaut, weshalb ein Verletzungsrisiko durch Glasbruch ausgeschlossen werden kann.

! Restrisiko: Es bleibt auch bei dem Umgang mit LEDs ein Restrisiko, sich zu verletzen. Deshalb ist eine Benutzung nach Vorschriften obligatorisch.

LEDs bei LEDTEK

Bei LEDTEK LED-Wänden werden LEDs verwendet, um eine Bildfläche zu erzeugen, die mit Inhalten bespielt werden kann. Ein LED-Modul besteht dabei aus mehreren LED-Kacheln. Die Kacheln bestehen wiederum aus einer bestimmten Anzahl von Pixeln. Dabei hängt die Auflösung einer LED-Wand von der Pixelanzahl und vor allem von dem Abstand der Pixel zueinander ab. Je dichter die Pixel aneinander liegen, desto höher ist die Auflösung der gezeigten Inhalte. Ein Pixel wird von mehreren LEDs gebildet, diese nennt man Subpixel. Wichtig ist hier, dass ein Pixel aus Subpixeln der Farben Rot, Grün und Blau (RGB) zusammengesetzt ist. Nur so kann ein Pixel eine bestimmte Farbe darstellen.

Für den Gebrauch von LED-Wänden sind LEDs also essenziell. Doch auch in Displays, wie dem Smartphone-, Tablet-, Computer- oder TV-Display kommen sie zum Einsatz. Durch ihre Effizienz und ihre Größe, bieten Leuchtdioden vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und sind aus dem modernen Alltag nicht mehr wegzudenken.

LEDTEK Kundenservice

Das ist also eine LED. Sie haben weitere Fragen zu unserer LED-Technik? Rufen Sie uns einfach an. Sie erreichen uns unter der Telefonnummer +49 551 492 493 44 oder per Mail via vertrieb@ledtek.de. Profitieren Sie außerdem von unserer 3-jährigen Garantie, dem einfach nutzbaren Serviceportal und unserem 48h-Ersatzteileservice.