Die Lichttechnik, die auf Leuchtdioden basiert, nennt sich LED: eine lichtemittierende Diode. LED-Leuchtröhren leben länger und verbrauchen weniger Energie als Leuchtstofflampen. So können sie zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes beitragen.
Diese Technologie hat in bestimmten Industriesparten wie beispielsweise der Automobilindustrie sogar die Glühbirne von ihrem Platz verdrängt!
Ein Blick in die Vergangenheit
Das Phänomen der Lichterzeugung durch elektrische Anregung eines Festkörpers wurde erstmals im Jahre 1907 von dem britischen Radiopionier Henry Joseph Round entdeckt. Die Erkenntnis, dass es sich um kaltes Licht handelte, weil die Emission ohne erkennbare Erwärmung des Kristalls erfolgt, blieb aber unbeachtet. Erst im Jahr 1951 konnte die Lichtemission befriedigend erklärt werden.
Etwa 1957 begann man mit intensiven Untersuchungen der Lichterzeugung mit den neuen Halbleitern und mit der Entwicklung einer geeigneten Technologie zur Herstellung von Kristallen und Bauelementen. Von besonderer Bedeutung war die Lichtemission auf der Basis eines direkten Mischkristalls aus Galliumarsenid (GaAs) und Galliumphosphid (GaP). Mit dieser Arbeit kam schlussendlich – 55 Jahre nach der ersten Entdeckung durch Round – die LED-Entwicklung voll in Gang.
Wie funktionieren LEDs eigentlich?
Eine LED ist grundsätzlich wie eine pn-Halbleiterdiode aufgebaut: Wird eine Spannung in Durchlassrichtung angelegt, wandern Elektronen von der n-dotierten (Kathode) auf die p-dotierte Seite (Anode). Die entscheidende Funktion kommt dabei der Diode zu, die Elektronen bei gleichzeitiger Abstrahlung von Photonen verlagern kann. Dies geschieht durch einen sogenannten Elektronen- oder Quantensprung von einer Schale des Bohrschen Atommodells auf eine andere: Bei dem Übergang von einer höheren in eine niedrigere Energiestufe wird die Energie in Form eines Photons abgegeben.
Den Prozess der wechselseitigen Aufnahme von Energie und späterer Rückkehr in den Urzustand unter Abstrahlung von Licht (Photonen) nennt man Lumineszenz. Für diese Photonen-Emission werden Halbleiter aus der 3. und 5. Gruppe des Periodensystems benutzt, also Nitrate wie Galliumnitrid oder Indiumnitrid.
LEDs schneiden im Vergleich gut ab!
Der Wirkungsgrad und die Standzeit der LED liegen schon seit einiger Zeit deutlich über denen von Halogenlampen. Dazu kommt der nicht unwichtige Faktor, dass die LED kein Quecksilber enthalten. Außerdem belegen aktuelle Studien, dass die LED-Beleuchtung einen ähnlichen Ressourcenverbrauch über die gesamte Lebensdauer erzeugt wie andere Technologien. Und der Blick in die Zukunft lässt auf mehr hoffen: Das Potential der LED ist noch nicht zur Gänze ausgeschöpft und so bleibt Raum für weitere Optimierungen.
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