Wie erzeugen LEDs Licht?

Eine LED erzeugt Licht, indem Elektronen in einem Halbleiterchip von einem höheren auf ein niedrigeres Energieniveau wechseln und dabei Energie in Form von Licht abgeben. Dies nennt man Elektrolumineszenz. Es gibt keinen Glühdraht, der sich erhitzen muss, daher wird fast die gesamte Energie zu Licht statt zu Wärme.

Der LED-Chip: ein Halbleiter mit zwei Schichten

Ein LED-Chip besteht aus zwei Schichten Halbleitermaterial. Die eine Schicht hat einen Überschuss an Elektronen (n-Schicht), die andere einen Mangel (p-Schicht). An der Grenze zwischen diesen Schichten, dem sogenannten p-n-Übergang, treffen Elektronen und „Löcher“ aufeinander, sobald Strom fließt. Dabei wird Energie als Lichtteilchen frei: ein Photon.

Warum hat eine LED eine Farbe?

Die Lichtfarbe hängt vom Material des Chips ab. So erzeugen bestimmte Materialien rotes Licht und andere blaues Licht. Ein LED-Chip selbst gibt also eine einzige Farbe ab.

Wie entsteht weißes LED-Licht?

Für weißes Licht verwenden Hersteller fast immer einen blauen LED-Chip mit einer darüberliegenden gelben Leuchtstoffschicht. Ein Teil des blauen Lichts wird vom Leuchtstoff in gelbes Licht umgewandelt; zusammen nimmt unser Auge das als Weiß wahr. Durch Variation der Leuchtstoffzusammensetzung entsteht:

• Warmweiß (ca. 2700 bis 3000 K),
• Neutralweiß (ca. 4000 K),
• Kaltweiß oder Tageslicht (ca. 5000 bis 6500 K).

Arten von LED-Chips: SMD und COB

In LED-Lampen und LED-Streifen werden verschiedene Chiptypen verwendet. SMD-LEDs sind einzelne Chips auf einer Leiterplatte, etwa 2835 oder 5050. Bei COB (Chip on Board) sitzen sehr viele kleine Chips dicht beieinander, wodurch eine gleichmäßige Lichtlinie oder Lichtfläche entsteht.

Warum wird eine LED trotzdem warm?

Eine LED wandelt einen großen Teil des Stroms in Licht um, aber nicht alles. Die Restwärme entsteht an der Rückseite des Chips und wird über einen Kühlkörper abgeleitet. Gute Kühlung ist deshalb wichtig für die Lebensdauer einer LED.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet LED?

LED steht für Light Emitting Diode, auf Deutsch: Leuchtdiode.

Warum ist LED sparsamer als eine Glühlampe?

Eine Glühlampe erzeugt Licht, indem sie einen Draht erhitzt; der größte Teil der Energie wird zu Wärme. Eine LED wandelt Energie direkt in Licht um.

Was ist der Unterschied zwischen SMD und COB?

SMD sind einzelne LED-Chips auf einer Leiterplatte. Bei COB sitzen viele kleine Chips dicht beieinander, was ein gleichmäßigeres Lichtbild ergibt.

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