Was ist eine LED?

Die Abkürzung LED, in Langschrift bedeutet dies, Licht emittierende Diode, ist ein Halbleiterbauteil, das Energiestrahlung, in einem für das menschliche Auge sichtbaren Frequenzbereich abgibt. Dieses Bauteil besteht aus einem Halbleiterkristall aus dem Metall Gallium. Eine solche, einfache LED strahlt lediglich grünes Licht ab. Darum werden heute auch andere Materialien zur Herstellung verwendet. 

Dies sind vor allem Siliziumkarbid und Galliumarsenidphosphid. Damit ist es möglich, LED in allen Spektralfarben (rot, gelb, grün und blau) herzustellen. Es ist bis heute nicht möglich, LED zu produzieren, die weißes Licht erzeugen.

Weiße LED sind daher immer gelb leuchtende LED, deren Licht durch eine exakt kalibrierte Lumineszenzschicht geleitet wird. Dieser Farbfilter bewirkt, dass weißes Licht in unterschiedlichen Lichttemperaturen erzeugt wird.



Was besagt die Lichttemperatur?

Die Lichttemperatur (angegeben in Kelvin) gibt an, welchen Eindruck die Lichtfarbe auf das menschliche Auge erzeugt. Hierbei gilt, dass eine geringere Farbtemperatur als „weicher“ bzw. „wärmer“ empfunden wird. Die nachfolgende Tabelle soll einen vereinfachten Überblick ermöglichen.

Lichttemperatur Temperatur Empfundene Farbe Wirkung / Verwendung
warm < 3.300K gelblich Weiche, ruhige Lichtwirkung. Ideal für Wohnräume
neutral 3.300 bis 5.400K neutral, farblos Sachliche Beleuchtung, gute Farbwiedergabe und geringe Ermüdung der Augen. Daher ideal für Geschäfts- und Büroräume.
kalt > 5.400K bläulich Nahezu perfekte Simulation von Sonnenlicht mit nahezu perfekter Farbwiedergabe. Daher ideal für technische Bereiche.

 

 

Geschichte der LED

Die elementaren Grundzüge der LED-Technik sind bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt. Bereits im Jahre 1876 stellte der deutsche Physiker Karl Friedrich Braun ein Experiment zur elektrischen Leitfähigkeit von Kristallen vor. Er legte somit, bereits in der wilhelminischen Epoche, den Grundstein für die moderne Halbleitertechnologie. Dem Briten Henry J. Round gelang es 1907 erstmals, anorganische Stoffe unter anlegen von elektrischem Strom zum Leuchten (nicht Glühen!) zu bringen. Er gilt darum als eigentlicher Erfinder der Leuchtdiode, auch wenn die praktische Nutzung seiner Entdeckung erst Jahrzehnte später möglich wurde. In den 1960er und 70er Jahren waren es amerikanische und japanische Wissenschaftler, die eine Vielzahl von bedeutsamen Entwicklungsschritten ermöglichten. Dadurch wurden die ersten Digitalanzeigen mit LED-Leuchten ermöglicht. Insbesondere die Produkte der Firma Casio, die als erster Hersteller Taschenrechner für den Normalverbraucher herstellte, ist hier zu nennen. LED-Technik spielte jedoch auch in den Raumfahrtprogrammen der USA und der Sowjetunion eine wichtige Rolle.

LED als alternative Beleuchtungsmittel wurden durch die Forschungen der 90er Jahre ermöglicht. So erhielt der japanische Forscher Professor Hiroshi Amano im Jahre 2014 den Nobelpreis für Physik in Anerkennung seiner Leistungen auf diesem Gebiet. Insbesondere die enorme Steigerung der Energieeffizienz von LED-Leuchten, die in den letzten Jahren erreicht wurde ist für die Zukunft wichtig. Denn angesichts der Herausforderungen in Bezug auf die Energiewende ist es notwendig die einfachste aller Energiequellen anzuzapfen: Die Reduktion des derzeitigen Energieverbrauchs.

 

LED aus Wirtschafts- und Umweltsicht

In der Regel wird bei der Umrüstung von althergebrachten Leuchtmitteln auf LED-Technik vor allem der Stromverbrauch betrachtet. In der Tat ist es so, dass ein LED-Leuchtmittel bei gleicher Lichtausbeute erheblich weniger elektrische Energie aufnimmt. Eine angenommene 100W Glühlampe alter Bauform, verbraucht pro Jahr (wenn von 5 Stunden Betriebszeit am Tag ausgegangen wird) 182,5kW/h. Eine LED-Lampe mit gleicher Lichtausbeute und einer elektrischen Leistung von 10W verbraucht lediglich 18,25kW/h. Hinzu kommt die erheblich größere Lebensdauer der LED. Eine konventionelle Glühlampe erreicht, unter idealen Betriebsbedingungen, eine Lebensdauer von etwa 1.500h. Dies bedeutet, dass die oben angenommene 100W-Glühlampe jährlich getauscht werden müsste. Ein vergleichbares LED-Leuchtmittel erreicht bis zu 30.000 Stunden Lebensdauer. Unter den oben genannten Betriebsbedingungen ergibt dies eine Lebensdauer von nahezu 16,5 Jahren. Dies bedeutet eine um den Faktor 20 erhöhte Lebensdauer. Hieraus erschließt sich auch der umweltpolitische Vorteil der LED-Technik. Die zur Produktion einer LED-Leuchte aufgewendeten Ressourcen sind für einen wesentlich längeren Zeitraum nutzbar als bei konventionellen Leuchtmitteln. Zudem reduziert sich die Umweltbelastung durch den reduzierten Energiebedarf erheblich. Hinzu kommen die stetig besser werdenden Verfahren im Recycling von ausgedienter Elektronik. Die in den LED-Leuchten enthaltenen Rohstoffe können dank dieser in immer größeren Umfang zurückgewonnen und zur Produktion neuer Bauteile eingesetzt werden.

 

Text © Markus Z. - Elektro Reithmeier