bdL KG | Adlershofer Str. 6 | D-12557 Berlin info [at] b-dL.com +49 30 740 767 16

LED-Grundlagen

newsEine Leuchtdiode (kurz LED) ist ein elektronisches Halbleiter- Bauelement, eine so genannte lichtemittierende Diode. Wird Strom in Durchflussrichtung durch die Diode geleitet, dann emittiert sie Licht in einer oder mehreren Wellenlängen. Sie gehört somit zu den sogenannten Elektrolumineszenzstrahlern.

Durch die Auswahl der entsprechenden Halbleitermaterialien werden Wellenlänge und Effizienz des emittierten Lichts bestimmt. Bedingt durch den begrenzten Spektralbereich ist das Licht beinahe monochrom. Dieser Umstand unterscheidet die LED von herkömmlichen Leuchtmitteln, bei denen zum Beispiel mit Hilfe von Filtern ein weiter Spektralbereich künstlich auf einen begrenzten Wellenlängenbereich reduziert wird.

Hier beweist die LED eine wesentlich höhere Effizienz, da bei ihr das Licht nicht mehr gefiltert werden muss, sondern direkt durch die Auswahl der LEDs in der gewünschten Wellenlänge zur Verfügung steht. Ein Umstand, der sich entscheidend auf den Einsatz der LED im Bereich Lichttechnik auswirkt und der sich zum Vorteil des Anwenders nutzen lässt. Farbiges Licht kann nun direkt in der gewünschten Farbe oder Wellenlänge generiert werden und bedarf keinerlei Filter.

Für die Erzeugung von weißem Licht werden zwei unterschiedliche Technologien verwendet

So lässt sich zum Beispiel durch die Beschichtung einer blauen LED mit einem Fluoreszenzfarbstoff ein Teil des kurzwelligen Lichts in langwelliges Licht umwandeln. Durch die richtige Mischung entsteht hierbei ein weißes Licht. Dieses weiße Licht wird in seiner Lichtfarbe über die Farbtemperatur definiert.
Mittlerweile stehen weiße LEDs in vielen verschiedenen Farbtemperaturen zur Verfügung. Diese reichen von warmem gelblichem Licht (ca. 3.000 K) bis hin zum kaltem bläulichem Licht (ca. 6.000 K).
Siehe auch LED-Kennlinie

Ein anderes Verfahren zur Erzeugung von weißem Licht ist die additive Farbmischung. Diese basiert auf der Mischung des Lichts von roten, grünen und blauen LEDs (kurz RGB). Durch die richtige Kombination der 3 Farben zueinander wird ebenso weißes Licht erzeugt. In der Regel sind hierbei die 3 Grundfarben in ihrer Intensität aktiv steuerbar.
So gewinnt der Anwender den Vorteil, dass er jederzeit auf die erzeugte Farbe Einfluss nehmen und somit die durch das Licht definierte Grundstimmung einer Situation beeinflussen kann. Diese Technologie wird besonders gern im Entertainment genutzt, aber auch im Bereich Architekturlicht ist eine Tendenz zu farblich wechselnden Anwendungen voll im Trend der Zeit.
Die unterschiedlichen Einsatzbereiche der LEDs werden in ihrer Effizienz auch durch die Bauform und Größe der LED geprägt. Es stehen viele verschiedene Bauformen zur Verfügung, die je nach Einsatzbereich durch ihre physikalischen Eigenschaften in der Anwendung von Nutzen sind.
Siehe auch Dimmen von LED

COB: CHIP ON BOARD

cobBei dieser Fertigungstechnik wird die Leuchtdiode direkt auf eine Platine aufgesetzt und durch so genannte Bonddrähte elektrisch verbunden. Erst nach erfolgreicher Bestückung der Platine wird ein Epoxy- oder Silikontropfen zum Schutz auf der Diode aufgebracht. Da hierbei kein Reflektor oder keine Linsenoptik verwendet wird, ist der Abstrahlwinkel sehr groß und ungerichtet. Dies ermöglicht eine gute Farbmischung auf kurzer Distanz bei RGB-Systemen oder eine homogene Hinterleuchtung von Displays bei geringen Abständen.

SMD: SURFACE MOUNTED DEVICE

smdHierbei werden die Leuchtdioden in ein so genanntes „Package“ montiert. Das „Package“ ist ein kleines Gehäuse mit einem Reflektor und den elektrischen Anschlüssen für Anode und Kathode. Nach erfolgter Montage wird die Diode durch Epoxydharz im Reflektorgehäuse eingekapselt.
Somit entsteht ein Bauteil, welches durch maschinelle Platinenbestückungsverfahren einfach zu verarbeiten ist und durch verschiedene Reflektoren ein gerichtetes Licht mit entsprechenden Abstrahlcharakteristiken aufweist.

STANDARD-LEDS (ø 3 mm und 5 mm)

startBei dieser wohl bekanntesten Form der LED wird die Diode in einen Reflektor montiert, welcher später durch ein transparentes Epoxydgehäuse vollständig umschlossen wird. Der Reflektor ist hierbei zwischen Anode und Kathode angebracht und wird durch das Epoxydgehäuse fixiert.
Die beiden „Beine“ dienen zur elektrischen Kontaktierung auf der Platine. Diese Bauform findet als Signalleuchte in zahllosen Applikationen der Heimelektronik ihren Einsatz.

HIGH FLUX LEDS

fluxDiese Art der LED basiert auf dem Prinzip der Standard LEDs, besitzt aber ein größeres Gehäuse und damit eine erweiterte Grundfläche zur Wärmeableitung. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einen größeren Strom durch die Diode zu leiten, um die Lichtintensität zu erhöhen. Denn nur wenn eine adäquate Kühlung gewährleistet ist, kann die LED auch mit größeren Strömen schadlos betrieben werden. Auf Grund der höheren Lichtleistung findet diese Bauform auch in der Lichttechnik eine begrenzte Verwendung.

HIGH POWER LEDS

highHigh Power LEDs sind durch ihren stark verbesserten Wärmelableitwert in der Lage, auch große Ströme ohne Schaden zu überstehen.
Dadurch sind sie mit ihrer enormen Lichtintensität allen anderen LEDs überlegen und finden speziell in der Lichttechnik ein großes Anwendungsgebiet. High Power LEDs erfahren augenblicklich die schnellste Entwicklung und schon jetzt können, unter korrekten Bedingungen, Ströme von über 1000 mA pro LED eingesetzt werden. Dieses Modell wird deshalb speziell in der Lichttechnik verwendet.

Vorteile von LEDs

Lebensdauer

LEDs besitzen eine außergewöhnlich lange Lebensdauer. Diese ist zwar nicht unbedingt so hoch, wie manche Hersteller gern behaupten, liegt aber dennoch weit über dem, was man von den meisten anderen Leuchtmitteln erwarten darf. Reale Lebenserwartungen sind farb- und applikationsabhängig und liegen gemittelt in einem Bereich von circa 50.000 Stunden.

Effizienz

Bedingt durch eine wesentlich höhere Effizienz in der Umsetzung von elektrischer Energie in Licht ist die LED ein Leuchtmittel, dass einem wachsendem Energiebewusstsein konsequent entgegen kommt – ein wichtiger Aspekt bei permanent steigenden Energiekosten und gesetzlichen Vorgaben zum Schutz unserer Ressourcen.

Resistenz

Eine LED besitzt weder Glühwendel noch andere mechanisch beanspruchbare Komponenten, dadurch bietet sich ein Einsatz auch in kritischen Bereichen an. Die enorme Resistenz gegen mechanische Einflüsse garantiert niedrige Wartungskosten und die sichere Ausleuchtung von Umgebungen, in denen herkömmliche Leuchten durch starke Vibrationen oder anderen mechanischen Stress oft beschädigt werden.

IR- und UV-Strahlung

Da LEDs Licht in limitierten Wellenlängen abgeben, können schädliche Infrarot- und UV-Strahlungen vermieden werden. Das bedeutet, dass auch sensible Objekte wie Artefakte, Gemälde, Nahrungsmittel oder Kleidungsstücke mit LEDs sicher und problemlos angeleuchtet werden können, ohne durch Hitze und aggressives UV-Licht beschädigt zu werden.

Farbmischung

Uns allen ist bewusst, dass farbiges Licht einen positiven Einfluss auf viele Bereiche im Alltag hat. Auch hierbei bietet die LED-Lichttechnik ein hervorragendes Werkzeug zur Umsetzung individueller Kundenwünsche. Klar definierte Wellenlängen (Lichtfarben) einzelner LEDs können durch additive Farbmischung zu einer unbeschreiblichen Menge verschiedenster Farbtöne problemlos gemischt werden.

Baugrößen

Die große Auswahl an LEDs in verschiedensten Baugrößen eröffnet vollkommen neue Bereiche in der Lichttechnik. Wo vorher Applikationen an den Dimensionen der Leuchtmittel gescheitert sind, kann nun der Kreativität freier Lauf gelassen werden. Vollkommen neue Lichtkonzepte sind plötzlich realisierbar und schaffen eine Vielzahl neuer Nischenmärkte.

Optiken

Durch die flexible Verwendung von verschiedenen Optiken und Linsensystemen in Verbindung mit LED-Lichtquellen können unterschiedlichste Anwendungsbereiche gezielt ausgeleuchtet werden. Durch Wechsel der jeweiligen Optiken lassen sich individuelle Kundenwünsche ohne großen Aufwand umsetzen – aus flächiger Beleuchtung wird im Handumdrehen punktuelles Licht.


DMX512? Was das?     DMX-Messtechnik für Anfänger     RJ45-Adapter

LED Dimmen     LED-Kennlinien

Warum sind LED-Farben so sch…     DALI