LEDs sind ein unerschöpfliches Thema, wenn es um Leuchtmittel geht. Was sind LEDs eigentlich wirklich? Zunächst einmal spricht man mit LED in einer Abkürzung von “Leuchtdiode” oder ganz exakt “light-emitting diode”. Spezifisch handelt es sich um eine hochmoderne Leuchtquelle ohne UV- und Infrarot-Strahlung. Mit einer sehr hohen Lebensdauer von zum Teil mehr als 50.000 Stunden/ca. sechs Jahren und einer kleinen Bauweise ergeben sich vielfältige Varianten von LEDs.

Die Erfindung der LED

Den Grundstein für die Entwicklung der LED legte Ferdinand Braun, als er 1876 einen Vortrag über die Leitung von Strom über Kristalle hielt. Im folgenden wurde dieser Effekt mehrfach neu entdeckt, aber führte niemals endgültig zur Erfindung der LED.

Erst mit der Entwicklung des Transistors gab es einen wesentlichen Fortschritt in der Halbleiterphysik, der letztlich dazu führte, dass der Prozess der Lichtemission weiter aufgeklärt werden konnte. Einige Quellen schreiben in der Folge die Erfindung der Leuchtdiode Nick Holonyak im Jahr 1962 zu.

Die enormen Verbesserungen der Leuchtqualität der LEDs in kurzer Zeit beruhen vor allem auf der Verbesserung der Halbleitertechnik. 1988 und 1992 gelang erstmals die Produktion einer massentauglich vertreibbaren blauen LED. Fast 25 Jahre später wurde den japanischen Entwicklern dafür der Nobelpreis verliehen. Es sollte aber noch weitere zehn Jahre dauern, bis mit Beginn der 2000er die LEDs einen kommerziellen Aufschwung erlebten.

Die Lebensdauer von LEDs

Mit etwa 50.000 Leuchtstunden sind Leuchtdioden etwa sechs Jahre ohne Verluste einsetzbar. Danach werden LEDs in der Regel schwächer, fallen aber nicht vollständig aus. Die Angabe der so genannten Lebensdauer muss man daher auf Basis einer 100-prozentigen Leuchtkraft werten. Danach wird mit einer Reduzierung auf 70 – 80 % gerechnet. Dabei gibt es eine einfache Definition für die Angabe dieser Zeitspanne: Etwa 50% der Leuchtdioden müssen nach der angegebenen Lebensdauer noch eine Leuchtkraft von mindestens 70% aufweisen.

Natürlich gibt es noch weitere Umgebungsfaktoren, die für die Lebensdauer der LEDs verantwortlich sind. Dazu gehört vor allem die Temperatur im LED Chip. Diese ist entscheidend dafür wie stark der Lichtabfall ist. Je höher die Temperatur, umso kürzer die Lebensdauer. Die Lösung sind spezielle High Power LEDs, die eine optimale Ableitung der Wärme aus dem Halbleiterkreis ermöglichen.

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Foto: slworking2 auf flickr.com

Wie wirtschaftlich sind LEDs?

Leuchtdioden haben vor allem Vorteile. Da die Lichtausbeute pro Watt jetzt schon deutlich höher ist als bei Standard- oder Halogenlampen, sind LEDs sehr wirtschaftlich. Fachspezifisch ausgedrückt sind es derzeit zwischen 20 lm/W und 100 lm/Watt. Glühlampen liegen beispielsweise bei 8lm/Watt. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklung verdoppelt sich die Lichtausbeute bei LEDs circa alle zwei Jahre.

Vorteilhaft ist außerdem, dass das Licht der Leuchtdioden keine UV-Strahlung beinhaltet und auch keinerlei Wärme. Der Wirkungsgrad der LED ist relativ hoch, sodass kaum Wärme entsteht, aber nichtsdestotrotz müssen bei Hochleistungs-Leuchtdioden Kühlkörper verwendet werden, da die Verlustwärme auf eine sehr kleine Fläche trifft. Interessant ist auch noch, dass LED gegen Erschütterungen und Vibrationen resistent sind und über den Gleichspannungs-Betrieb größere Leitungslängen möglich sind.

Lichtfarben bei LED

Der Eindruck der Farbe, der bei direktem Einfall in das menschliche Auge entsteht, nennt man Lichtfarbe einer Lichtquelle. Einfarbiges Licht wird durch die dominante Wellenlänge dargestellt. Bei LEDs wird die monochrome Lichtfarbe durch den eingebauten Halbleiter bestimmt. Das ganze Innenleben einer modernen Leuchtdiode ist ziemlich komplex, so dass es zu Farbabweichungen kommen kann, selbst wenn eine ältere LED von einer unbenutzten LED derselben Produktionscharge ersetzt wird.

Prinzipiell können LEDs in allen Farben lumineszieren.

Quellen

de.wikipedia.org/Leuchtdiode

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