Wie funktionieren LED Leuchtdioden?

Licht emittierende Dioden, die allgemein unter der Abkürzung LEDs (für Light emitting diodes im englischen) bekannt sind, basieren auf der Lichterzeugung aus Kristallen. Der Ursprung der LED liegt in der Elektrotechnik und besteht aus entgegengesetzt geladenen Schichten von positiver und negativer Ladung. Diese beiden Schichten ziehen sich – basierend auf ihrer physikalischen elektromagnetischen Ladung – gegenseitig an.

Der Einsatzbereich von LEDs reicht von Lampen über Fernseher und Monitore bis hin zu Digitaluhren und lichtübertragene Steuerungsanlagen in der praktisch angewendeten Technik. Durch das Verbinden und Zusammenfassen vieler LEDs, können gigantische Flächen mit unterschiedlichsten Farbspektren konzipiert werden. Diese Vielfalt wird unter anderem für LED Fernseher verwendet.

Im Wesentlichen handelt es ich bei LEDs um winzige Lampen (Leuchtdioden), welche sehr einfach aufgrund ihrer Kathode (-) und ihrer Anode (+) in elektrischen Schaltungen verwendet werden können. Diese werden mit elektrischen Strömen von unter 20 Milliampere betrieben. Des Weiteren kommen in der Praxis bestimmte Hochleistungs-LEDs (bezeichnet als H-LED) zum Einsatz, welche mit höheren Strömen von über 20 Milliampere gespeist werden.

Mit einer Kombination aus nur 4 einzelnen LEDs können Millionen verschiedener Farben dargestellt werden, was das Einsatzgebiet der LEDs für alle herkömmlichen Lampen und lichterzeugenden Medien definiert.

Für die gängigen Bildschirme und Displays in Monitoren und Fernsehern werden die LED-Lampen direkt auf eine Platine oder Chip untergebracht und mit einer Silikonmasse vergossen (Chip on Board oder COB-LED).

Im Vergleich zu herkömmlichen Glühbirnen, haben LEDs keinen gewöhnlichen Glühdraht und brennen nicht, was ihre Temperatur im leuchtenden Zustand gering hält und sie nicht besonders heiß werden lässt. Das Leuchten der Diode wird dabei durch die Eigenbewegung der Elektronen in dem Halbleitermaterial hervorgerufen wobei die Leuchtdauer der Dauer eines Standard-Transistors entspricht. Die Lebensdauer übertrifft dabei die relativ kurze Lebensdauer einer herkömmlichen Glühlampe um etliche tausend Stunden. Sehr dünne LEDs ersetzen bereits heute die Lampen in LCD HDTV Fernsehern, um noch dünnere Displays technisch herstellen zu können.