Unsere Themenseiten

Hintergrund: LEDs: Einsatz in Handys und Lichtschranken

Hintergrund: LEDs: Einsatz in Handys und Lichtschranken
Hintergrund: LEDs: Einsatz in Handys und Lichtschranken
Armin Weigel

Klein und effizient: Leuchtdioden werden meist kurz LEDs genannt - vom englischen «light-emitting diode».

Eine LED kann sichtbares, infrarotes oder ultraviolettes Licht abgeben. Basis der Dioden bilden Halbleiterkristalle in einem Metallhalter, dessen Innenseite das aus dem Kristall austretende Licht reflektiert. Mehrfarbige Leuchtdioden bestehen aus mehreren Dioden in einem Gehäuse.

Zunächst wurden LEDs vor allem für Anzeigen an Geräten genutzt, mittlerweile erhellen sie Räume und Straßen und setzen Vitrinen oder Bilder in Szene. Sie werden in Infrarot-Fernsteuerungen, Ampeln und Auto-Rückleuchten sowie Lichtschranken eingebaut.

An Bedeutung gewinnt auch der Einsatz zur Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristall-Bildschirmen. Diese werden in Handys, Laptops sowie Computer- und Fernsehmonitore eingebaut.

Das verwendete Material bestimmt wesentlich die Leuchtfarbe: Mit Aluminiumgalliumarsenid lässt sich zum Beispiel rotes bis infrarotes, mit Galliumphosphid grünes Licht erzeugen. Weiße LEDs sind meist blaue LEDs mit einer gelblichen Leuchtstoffschicht darüber.

Anders als Glühlampen strahlen LEDs keine Wärme ab. Ihr Licht ist auf einen engen Farbbereich beschränkt. Der Vorteil: Ist ein Signallicht einer ganz bestimmten Farbe gewünscht, müssen nicht wie bei anderen Lichtquellen Farbfilter eingebaut werden, die den unerwünschten Lichtbereich abfangen.

Winzige LEDs kommen mit einer Stromaufnahme von 2 Milliampere aus, Hochleistungs-Leuchtdioden können über 18 Ampere verwenden. Ein Effizienz-Vergleich: Öllampen erzeugen eine Lichtausbeute von etwa 0,1 Lumen je Watt, bei Glühlampen sind es 16 Lumen, bei Neonröhren circa 70 Lumen je Watt. Bei LEDs sind 300 Lumen je Watt möglich.

Anders als Glühlampen fallen Leuchtdioden meist nicht plötzlich aus, sondern werden nach und nach schwächer. Mittlerweile können hochwertige LEDs eine Lebensdauer von mehr als 100 000 Stunden haben, meist liegt der Wert bei den handelsüblichen Produkten aber deutlich darunter. Bei Hitze schwindet anders als bei Glühlampen der Wirkungsgrad von LEDs, die Lebensdauer wird verkürzt. Schon kleinere Spannungsschwankungen können dies verursachen - weshalb die Qualität des jeweiligen Netzteils entscheidend für die Haltbarkeit ist.

Verbessert wurde die Lichtausbeute von LEDs in den vergangenen Jahren unter anderem mit einem von Leuchtkäfern kopierten Trick: Die geschuppte Struktur ihrer Leuchtorgane lässt besonders viel Licht nach außen gelangen - mit einer zusätzlichen Schicht auf den LEDs wurde dies nachgeahmt.