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LED - Licht aussendende Diode

LED - Licht aussendende Diode. Basics. . TRADE-OFFICE-GERMANY. Was ist eine LED ?. Aufbau Funktion Funktionsprinzip Technologie Eigenschaften Weisse LED Einsatzbereiche Entwicklung. Aufbau. Das Bild rechts zeigt den Aufbau einer Standard-Leuchtdiode (Durchmesser 5 mm).

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Presentation Transcript

  1. LED - Licht aussendende Diode Basics . TRADE-OFFICE-GERMANY

  2. Was ist eine LED ? • Aufbau • Funktion • Funktionsprinzip • Technologie • Eigenschaften • Weisse LED • Einsatzbereiche • Entwicklung

  3. Aufbau Das Bild rechts zeigt den Aufbau einer Standard-Leuchtdiode (Durchmesser 5 mm). Die Kathode (−), markiert durch eine Abflachung links am Gehäuse, trägt einen kegelförmigem Reflektor, in dem der Halbleiter sitzt. Der feine Bonddraht, rechts oberhalb des Trägers als horizontale Linie erkennbar, stellt den Kontakt zur Anode (+) her. Hochleistungs-LED werden mit höheren Strömen betrieben. Es entstehen besondere Anforderungen an die Wärmeableitung, die sich in speziellen Bauformen ausdrückt. Die industrielle Verarbeitung von bedrahteten LED ist aufwändig und teuer. Eine weitere Möglichkeit ist das direkte "bonden" des LED-Chips auf der  – Platine (Chip on board COB

  4. Funktion • Eine LED ist eine elektronische Halbleiter-Komponente, die Licht abgibt, wenn Strom durch sie fliesst. Das Licht wird weder durch Erwärmung eines Glühfadens (Glüh- oder Halogenlampe) noch durch eine Gasentladung (Leuchtstofflampe) erzeugt, sondern durch den Durchfluss elektrischer Ladungen im Halbleiter. • Sie gibt eine Lichtstrahlung in einem schmalen Bereich ab, der nur ein kleiner Teil des verfügbaren Spektrums ist. Es ist nahezu monochrom.

  5. Funktionsprinzip • Der Halbleiter in einer LED besteht aus einer Diode. Durch Anlegen einer äusseren Spannung in Durchlassrichtung wandern Elektronen zur Rekombinationsschicht an seinem p-n-Übergang. Auf der n-dotierten Seite bevölkern sie das Leitungsband, um nach Überschreiten der Grenzfläche auf das energetisch günstigere p-dotierte Valenzband zu wechseln. Beispielsweise erfolgt bei Silizium-Dioden der Übergang strahlungslos durch Phononenanregung (Gitterschwingungen), das Gitter führt die Energie als Wärme ab. Gallium-Arsenid (GaAs) hingegen leuchtet. Die Größe der Energielücke E''-E' bestimmt die Farbe des ausgesandten Lichts:

  6. Technologie Durch die gezielte Auswahl der Halbleitermaterialien und der Dotierung der Durchlass-Spannung können die Eigenschaften des erzeugten Lichtes variiert werden. Vor allem der Spektralbereich (das entspricht im sichtbaren Bereich der Farbe) und die Effizienz lässt sich so beeinflussen. Der geeignete Widerstand (OHM) zur Quellspannung muss individuell berechnet werden   infrarot (ca. 1,5 V)   grün (ca. 2,1 V)   blau (ca. 2,9 V)   rot (ca. 1,6 V)   gelb (ca. 2,2 V)   weiss (ca. 5,0 V)

  7. Eigenschaften • LED sind keine Temperaturstrahler. Es wird Licht in einem begrenzten Spektralbereich emittiert. Sie sind sehr effektiv in Signalanlagen im Vergleich zu anderen Lichtquellen, bei denen Farbfilter einen großen Teil des Spektrums herausfiltern. • Hohe Lebensdauer - energiesparend & und hohe Effizienz • Direkte Farbausgabe ohne Farbfolien o.ä. • Sämtliche Lichtfarben sind möglich • Erschütterungsunempfindlich • Strahlt wenig Wärme ab • Keine UV-Strahlung • Dimmung möglich • Wartungsfrei

  8. Weiße LED • Um mit LED weisses Licht zu erzeugen, kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz: • 3 LED der Farben Rot, Grün & Blau werden zusammen geschaltet, separat oder mit 3 LED-Chips in einem Gehäuse. Auch mit Blau und Gelb kann weisses Licht gemischt werden. • Der LED-Chip wird mit Fluoreszenzfarbstoff bedeckt. Das kurzwellige energiereiche Licht wird in langwelliges energiearmes Licht gewandelt. • Blaue LED wird durch einen Farbstoff in gelbes Licht gewandelt und die Mischung ergibt weisses Licht. • LED strahlt im UV-Bereich. Weißes Licht wird durch Anregung von Fluoreszenzfarbstoffen erzeugt. Diese LED verfügen über gute Farbwiedergabe-Eigenschaften.

  9. Einsatzbereiche • Leuchtmittel, um Glühlampen zu ersetzen. • Laufschriftanzeigen zur Informationsübermittlung. • Statusanzeigen bei Geräten aller Art. U.A. wo die Dunkeladaption des Auges nicht beeinträchtigt wird. (Cockpits, Schiffsbrücken, Militär u.s.w.) • Signallampen im Strassenverkehr. • Fahrradbeleuchtung als Rücklicht und Scheinwerfer. • Display-Hinterleuchtung z.B. in Mobil-Telefonen. • Mobile Beleuchtungsanwendungen, wie Taschenlampen oder im Auto • Integriert in Bewegungs-Sensoren oder Lichtschranken • Im Medizinbereich z. B. UV-LED in der Zahntechnik • Tageslichtfähige TV-Grossdisplays in Stadien etc.. • RGB-Effektbeleuchtung mit fließend änderbarem Licht

  10. Entwicklung • Im Entwicklungslauf wurde die Lichtausbeute der LED gesteigert. • Halbleitermaterialien wurden entwickelt, sodass LED in nahezu allen Farben des Spektrums leuchten. Insbesondere welche die Licht im kurzwelligen Bereich (blau, UV) effektiv erzeugen. Die weitere Steigerung der Effizienz und die günstigere Herstellung der Halbleiter ist das Ziel. • Grosse LED-Hersteller arbeiten intensiv an der Érhöhung des Wirkungs-Grades. Liegt dieser deutlich über Halogenlampen, steht einer breiten Anwendung z.B. im Automobilbereich nichts mehr entgegen. Es wird ein Durchbruch erwartet. Schon jetzt ist die LED dabei die Glühlampe in sehr vielen Bereichen zu verdrängen.

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