Die Leuchtdiode | LED
Wieso sind LEDs am Markt so erfolgreich?
LEDs (engl. light emitting diode) haben eine Kantenlänge von 250 μm. Das Licht scheint durch ein wabenförmiges Metallgitter. Hierüber wird der Strom gleichmäßig verteilt. Am pn-Übergang entsteht das Licht, welches in alle Richtungen spontan strahlt.
Optische Leistung
Ab der Schleusenspannung US fließt Strom durch die LED, der durch einen Widerstand begrenzt. Solange der Kristall nicht zu warm wird gilt: Je größer der Strom, desto höher die optische Ausgangsleistung.
Die Farbe der LED
Die Farbe der LED, welche mit der Wellenlänge λ charakterisiert wird, hängt vom Kristallmaterial ab. Unser Auge ist dabei unterschiedlich sensitiv. So nehmen wir grün am intensivsten wahr, währenddessen der infrarote Bereich für uns unsichtbar ist. Die Wellenlänge berechnet sich aus dem Quotient von Lichtgeschwindigkeit c und Frequenz f der Lichtwelle:
$$\lambda=\frac{c}{f}$$Totalreflexion im Kristall
Im Halbleiterkristall wird das erzeugte Licht ab einem Winkel von 17 ° total reflektiert. So bleiben etwa 80 % des Lichts im Kristall.
Wabenstruktur
Um nun mehr Licht aus dem Kristall zu bekommen haben sich Ingenieure etwas ganz besonderes einfallen lassen. Sie schleifen den Kristall auf der Rückseite und ätzen eine wabenförmige Struktur hinein. Die Oberfläche wird vergrößert und es kommt deutlich mehr Licht heraus.
Weiße LEDs
Wie aber entsteht aus einer blauen LED eine weiße LED? Hierzu bringt man einen Leuchtstoff (Phophor-Verbindung) auf die Oberfläche auf, der einen Teil des blauen Lichts in rotes und grünes Licht umwandelt. Durch die "additive Mischung" der drei Farben erhält man eine weiß leuchtende LED.
Wortliste und Satzbausteine
| LED | Leuchtdiode |
| Die Diode | elektronisches Bauteil, welches Strom nur in eine Richtung durchlässt. |
| pn-Übergang | An dem Übergang wird aus Strom Licht erzeugt. |
| Die Schleuse | Klappe zum freigeben oder stauen von Wasser. |
| Die Schleusenspannung $U$ | Die Spannung, ab der Strom durch die Diode fließt. |
| Wellenlänge $\lambda$ | Abstand zwischen zwei Wellenmaxima. |
| Lichtgeschwindigkeit $c$ | Rate mit der sich Licht bewegt $c=300\cdot 10^6 $ m/s. |
| optische Leistung $P_{opt}$ | Maß für die Helligkeit einer Leuchtdiode. |
| Frequenz $f$ | Schwingungsbewegungen pro Sekunde. |
| Amplitude | Maß für die Intensität einer Schwingung |
| Totalreflexion | Trifft Licht von einem optischen dichteren Medium auf ein optisch dünneres Medium wird ab einem bestimmten Winkel alles Licht reflektiert. |
| Additive Farbmischung | Überlagerung von Licht unterschiedlicher Farben. Überlagert man die drei Grundfarben rot, grün und blau ensteht weißes Licht. |