Aufbau von Leuchtdioden

LEDs sind relativ einfach aufgebaut. Im Prinzip bestehen sie nur aus vier wesentlichen Bauteilen. Dem eigentlichen LED-Chip, einem Reflektor mit Kontakt zur Kathode, einem Golddraht als Kontakt zur Anode und einer Kunststoff-Linse, welche die anderen Bauteile in sich vereint und fixiert.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Funktionsweisen von Leuchtdioden:

 

Leuchtdioden werden aus Halbleitermaterialien hergestellt, die eine Diode bilden. Eine Diode ist ein elektrisches Bauelement, das Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Daher kommt auch der Name Halbleiter. Nur in eine von zwei Richtungen kann der Strom fließen.

 

Der Aufbau einer LED sieht wie folgt aus:

 

Leuchtdioden bestehen aus zwei Schichten von Halbleitermaterial. Die eine Schicht weist einen Überschuss an Elektronen auf (n-Schicht). Die zweite „leidet“ dagegen unter einem Elektronenmangel, es ist eine Überzahl an „Elektronenlöchern“ vorhanden. Erreicht wird diese unterschiedliche Ladungsverteilung durch die gezielte Zugabe von anderen Atomen wie z.B. Bor oder Silizium zu dem ansonsten reinen Halbleitermaterial.

Werden die beiden Schichten (n- und p-Schicht) nun zusammengebracht, gleichen sich die Ladungsunterschiede in der Grenzschicht aus. Es fließt kein Strom und der n-p-Körper ist neutral. Wird jedoch eine Spannung in Flussrichtung angelegt, so genügt schon eine kleine Spannung, um einen Stromfluss von der n-Schicht zur p-Schicht zu starten.
Nun fließen die Elektronen von der n-Schicht mit dem Elektronenüberschuss in die p-Schicht mit dem Elektronenmangel. Dort werden sie von den „Elektronenlöchern eingefangen“. Sprich die Elektronen rekombinieren mit den positiv geladenen Atomen. Dabei geben die Elektronen ihre enthaltene Energie in Form von Lichtblitzen frei. 
Dieses Licht kann nun durch die sehr dünne p-Schicht entweichen. Die Lichtstärke wächst dabei proportional zur Stromstärke.

 

Aufbau eines LED-Chips
 

 

 

Die Wellenlänge des Lichtes, das abgestrahlt wird, kann dabei von der Art des Halbleitermaterials und von den zugegebenen Atomen zur Ladungsverteilung verschieden sein. Für alle LEDs sehr charakteristisch ist jedoch, dass sie in einem sehr eng eingegrenztem Bereich der Wellenlänge strahlen.

 

Hierdurch lässt sich sehr gut die Farbe des ausgesendeten Lichtes bestimmen. Egal ob rote, blaue, grüne oder gelbe LEDs, alle geben ihr Licht sehr klar ab und ermöglichen so erst die vielfältigen Anwendungsarten der LED-Technik.

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