LED - Geschichte und Technik
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Die ersten Forschungen, die später zur Entwicklung der LED führten, begann Henry Joseph Round bereits 1907. Er entdeckte die Lichtemission von organischen Stoffen, sobald eine Stromspannung angelegt wird. Dieser nach ihm benannte Round-Effekt löste in den 1920er Jahren weitere Forschungen aus. Der Russe Oleg Vladimirovich Losev untersuchte das Phänomen genauer. George Destriau gab 1935 dem ähnlich zu erklärenden Lichteffekt bei Zinksulfid die Bezeichnung Lossew-Licht. Entscheidende Fortschritte, die auch zur Klärung des Phänomens beitrugen, waren erst in den 50er Jahren durch das Aufkommen des Transistors möglich.
Halbleiter
Die Leuchtdiode wurde zu einem tragenden Element der Halbleitertechnik. Halbleiter sind Festkörper, die unter bestimmten Bedingungen leitend, unter anderen Bedingungen nicht leitend sind. Damit unterscheiden sich die Halbleiter von Materialien, die dauerhaft leitend oder nicht leitend sind. Die Leitfähigkeit ist von der Umgebungstemperatur oder anderen Umweltfaktoren (Druck, Licht, Magnetismus) abhängig. Zu den Halbleitern gehören Dioden (und damit auch Leuchtdioden, also LED) und Gleichrichter. Für die Elektronik ist die Eigenschaft von Halbleitern, den Durchfluss von Strom nur unter bestimmten vorausseh- und beeinflussbaren Bedingungen zu ermöglichen, von zentraler Bedeutung. Damit lassen sich komplexe Schaltungen steuern.Ein Vergleich mit einer 220 Volt Gartenlampe, die den Zugangsweg zum Haus bei Dämmerung und Dunkelheit erleuchten soll, verdeutlicht die Möglichkeiten der Diode: Gäbe es die Halbleiter-Technik nicht, so müsste die Gartenlampe als reines Wechselstromgebilde von Hand per Schalter betätigt werden. Um also - zum Beispiel für Besucher - immer den optimalen Zeitpunkt zu erwischen, wären die Hausbewohner gefordert, immer zum richtigen Zeitpunkt die Lampe einzuschalten und wieder auszuschalten, sobald das Tageslicht nach der Morgendämmerung wieder ausreichend ist. Das Abschalten dient dann zum Beispiel dem Energiesparen. Alternativ könnte eine Zeitschaltuhr verwendet werden, die aber nur sehr ungenau arbeiten kann, da an jedem Tag der Eintritt der Dämmerung zu einem anderen Zeitpunkt stattfindet. Um diese Steuerung der Gartenlampe automatisch und bedarfsgerecht zu ermöglichen, ist die Halbleitertechnik gefragt. Sensoren können auf das einfallende Licht reagieren und für das Einschalten der Gartenlampe sorgen, wenn ein bestimmter Wert an Helligkeit unterschritten wird.
In sehr vielen Bereichen der Elektronik nutzt man sehr unterschiedlich aufgebaute Halbleiter, um diesen Wenn-das-passiert-wird-das-geschaltet-Effekt zu ermöglichen. Halbleiter erlauben dabei nicht nur die Konstruktion kleinster Steuerelemente, den Halbleiterdioden, sondern auch präziser und zuverlässiger Schaltungen. Die Dioden können integriert werden. Die Halbleiter-Technik kommt dabei mit Minimalströmen aus. Licht aussendende Dioden (engl.: Light Emitting Diode = LED) sind nun eine besondere Form der Halbleiterdioden, bei der der durch den Halbleiter erzeugte Strom zum Aussenden von Licht führt. Diese Leuchtdioden können direkt auf der Platine integriert werden.
Das Licht der LED
Lange Jahre war die Nutzung von LEDs weitgehend begrenzt auf den Bereich der Anzeige von Zuständen und der Messungen in der Elektronik. LEDs zeigten an, wann Stromfluss herrschte oder fanden etwa bei Kassettenrekordern ihre Aufgabe in der Darstellung des Aufnahmepegels. Einer Nutzung als Leuchtelement stand nicht nur die niedrige Lichtausbeute im Wege, sondern auch die Begrenzung der Farben. Im Gegensatz zu anderen Leuchtmitteln, wie etwa die Glühlampe, erzeugt die LED immer nur einen Farbton, der sich durch die Wahl der chemischen Elemente sowie der Steuerungsbauteile beeinflussen lässt. Die einzelne, weiß leuchtende Glühlampe dagegen erzeugt das komplette Spektrum aller Farben; um eine LED weiß leuchten zu lassen, ist der Einsatz von zusätzlichem Leuchtstoff wie bei der Leuchtstoffröhre (meist blaue LED plus Leuchtstoff) oder aber das gezielte Zusammenschalten mehrerer LEDs mit unterschiedlichen Farben notwendig. Um einer Glühlampe rotes Licht zu entlocken, ist die Verwendung von Farbfiltern notwendig, die lediglich Rot durchlassen. Eine LED wird durch die Ausstattung des Halbleiters, bzw. durch den richtigen Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband dazu gebracht, Rot zu leuchten.
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