Funktionsweise einer LED

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LED Farbe

Für das menschliche Auge ist ein Spektrum von ca. 400-780nm Wellenlänge sichtbar. Sonnenlicht enthält alle diese Wellenlängen und weitere, die für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar sind. Bei kürzeren Wellenlängen als 400nm spricht man vom ultravioletten Bereich, bei längeren Wellenlängen, über 780nm, geht das Spektrum in den infraroten Bereich über.

Im Gegensatz zum Sonnenlicht ist das von der Leuchtdiode abgestrahlte Licht nahezu monochromatisch (einfarbig) und bietet so jeweils nur einen sehr schmalen Teilbereich des gesamten Spektrums an. Dieser liegt je nach LED in einem ganz bestimmten Wellenlängenbereich.

Dies muss bei der Auswahl der Beleuchtung für eine bestimmte Anwendung berücksichtigt werden, da unterschiedliche Lichtfarben sehr unterschiedliche Auswirkungen im Objekt und im Kamerabild haben.

Weißes LED Licht

Weißes Licht besteht aus einer Überlagerung von allen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums. Es entsteht durch additive Farbmischung. Da LEDs aber nur in einem sehr schmalen spektralen Bereich Licht abstrahlen muss für weißes LED Licht ein weiterer technischer Schritt verwendet werden.

Über einer, meist blauen LED, wird eine photolumineszierende Schicht aufgebracht. Diese wird durch das blaue LED Licht angeregt und leuchtet selber in einem viel breiteren spektralen Bereich, sie wirkt als Wellenlängenkonverter und erzeugt so in Kombination mit der blauen LED das weiße Licht.

Je nach Material der Lumineszensschicht können unterschiedliche weiße Farbtemperaturen (angegeben in Grad Kelvin) erzeugt werden. Weiße LEDs bei MBJ erzeugen Licht mit einer Farbtemperatur von 5000K. Auf Anfrage bieten wir auch Beleuchtungen in Tageslichtqualität mit einem CRI Wert von 99 an.  

Additive Farbmischung
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LED Lebensdauer

Einfluss auf die Lebensdauer einer LED hat insbesondere die Temperatur. MBJ verwendet LEDs namenhafter Hersteller mit einem sehr hohen Wirkungsgrad. Durch den hohen Wirkungsgrad werden ca. 50% der zugeführten Energie in Licht umgewandelt, der Rest wird in Wärme umgesetzt. Auch die Umgebungstemperatur hat Einfluss auf die Lebensdauer der LED.

Je höher die Temperatur der LED oder der Umgebung:

  • umso kürzer die Gesamtlebensdauer
  • umso geringer die Lichtausbeute

Bei einer LED wird die Helligkeit durch die Höhe des angelegten Stroms bestimmt, je höher der Strom umso höher wird auch die LED Temperatur. Ein gutes Wärmemanagement, also die Ableitung der Wärme von der LED weg, hilft die Gesamtlebensdauer einer LED zu verlängern.

LEDs altern graduell, über einen langen Zeitraum. Sie gehen nicht einfach kaputt, wie z.B. eine Glühbirne, sondern verlieren über die Zeit an Helligkeit. In den meisten Fällen wird die Lebenserwartung einer LED mit Betriebsstunden angegeben, die zu einer definierten Minderung der Anfangshelligkeit führen. Dieser Zeitraum erstreckt sich bei LEDs meist über mehrere Jahre. Unter realistischen Arbeitsbedingungen gehen wir von einer Lebensdauer von min. 25.000 Stunden aus.

Aufbau einer LED

Eine LED ist eine Halbleiter-Leuchtdiode die durch Stromzufuhr zur Energieabgabe in Form von Licht gebracht wird.

Die Diode besteht aus zwei entgegengesetzt geladenen Schichten die durch eine Sperrschicht (auch active Layer) voneinander getrennt sind.

Auf der einen Seite herrscht Elektronenüberschuss (p-doped layer), auf der anderen ein Elektronenmangel (n-doped layer) der in Form von „Löchern“ in der Kristallstruktur auftritt.

Wird ein Strom in Durchlassrichtung an die Diode angelegt, gelangen Elektronen über die Sperrschicht in die Schicht mit Elektronenmangel, dabei wird Energie in Form von optischer Strahlung (Licht) frei.

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