Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-02)
1 Wie sieht sie aus?
Eine LED (Light Emitting Diode) ist meist ein kleines, transparentes oder farbiges Kunststoffgehäuse, in dem der Halbleiterchip eingebettet ist. Typische Bauformen sind:
- bedrahtete LEDs mit zylindrischem Gehäuse und zwei Anschlussdrähten (Anode (+) länger, Kathode (-) kürzer),
- SMD-LEDs als flache, rechteckige Gehäuse mit metallischen Kontaktflächen, auch auf Streifen,
- Hochleistungs-LEDs mit größerem Chip auf einem Kühlträger.
LEDs (gelb, rot grün)
Foto: Afrank99, Lizenz: CC BY-SA 2.0
LED Display
LED-Streifen (SMD-LEDs)
2 Was kann sie?
Eine LED wandelt elektrische Energie in sichtbares Licht, Infrarot oder Ultraviolett um. Sie dient als Anzeigeelement, zur Beleuchtung oder zur Signalübertragung. LEDs zeichnen sich durch hohe Effizienz, lange Lebensdauer und geringe Wärmeentwicklung im Vergleich zu Glühlampen aus.
3 Wie funktioniert sie?
Die LED ist eine Diode aus einem Halbleitermaterial mit direktem Bandübergang. Wird sie in Durchlassrichtung betrieben, rekombinieren Elektronen und Löcher im pn-Übergang. Dabei wird die Energie nicht wie in einem Widerstand als Wärme, sondern in Form von Photonen abgegeben.
- Die Wellenlänge (Farbe) hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab.
- Die Vorwärtsspannung liegt typischerweise zwischen 1,8 V (rot) und 3,5 V (blau/weiß).
4 Wie sieht sie von innen aus?
Im Inneren befindet sich der Halbleiterchip auf einem Reflektorträger, ein Bonddraht verbindet die Kontaktflächen mit den Anschlussbeinen. Das Gehäuse bündelt und schützt den Chip, bei bedrahteten LEDs oft mit linsenförmiger Formung. Hochleistungs-LEDs besitzen zusätzlich Kühlflächen. In RGB-LEDs sind drei LEDs (rot, gelb, blau) kombiniert, die je nach angelegtem Einganssignal einzeln oder gemeinsam leuchten; wenn alle drei leuchten, wird das Licht weiß wahrgenommen.
5 Welche Rolle spielt sie in der Lehre?
Die LED dient als Beispiel für den Zusammenhang zwischen elektrischem Strom, Halbleiterphysik und Lichtemission. Sie veranschaulicht den Unterschied zwischen ohmschen Verbrauchern (z. B. Heizwiderstand) und nichtlinearen Bauelementen. In Laborübungen wird sie häufig als optischer Indikator eingesetzt.
6 Welche Rolle spielt sie in der Praxis?
LEDs sind das Standard-Bauelement für Beleuchtung und Anzeige. Sie finden sich in Displays, Signalleuchten, Fahrzeugbeleuchtung, Straßenlampen und in optischen Kommunikationssystemen. Ihre hohe Energieeffizienz und Robustheit haben Glühlampen und viele Leuchtstofflampen nahezu vollständig verdrängt.
Symbolik
Kennbuchstaben in Schaltplänen:
- LED als Lampe (Beleuchtung): E
- LED als Aktor (Anzeige): P
- auch möglich und durchaus gebräuchlich: Kennbuchstabe D (mit Zusatz „LED“ oder Symbol)
Berechnungen
- Strombegrenzung durch Vorwiderstand
- Widerstand am Arbeitspunkt