LED

Adventslichter an Fassaden und Bäumen erleichtern uns den Abschied von einem grossen Sommer.  Energieverschwendung? Das war einmal. Die heutigen Lichterketten verwenden LEDs und bleiben kalt, da sie bei gleicher Leuchtkraft nur einen Zehntel Energie verbrauchen. Licht emittierende Dioden (LED) sind ein Produkt der Halbleiterphysik. Auf ihnen ruht die Beleuchtungstechnik der kommenden Jahrzehnte. Wie eine Glühlampe leuchtet, erfährt jedes Kind, wenn es das erste Mal einen Draht erhitzt; wenn es heiss wird, kommt das Licht. Das Wiensche Verschiebungsgesetz erklärt die Beziehung zwischen der Temperatur und der Wellenlänge des Lichts: Je heisser das Metall, desto weisser glüht es. Die Sonne benötigt knapp 6000 Grad für ihr weissblaues Licht. - Wie aber begreifen wir die LED? Sie leuchtet weissblau und bleibt fast kalt! Wie in der Glühlampe, liegt ein Leiter an einer elektrischen Spannung. 3 Volt sind genug. Fliessen 2 Ampère, sind das 6 Watt, und die 40 Watt Glühlampe ist ersetzt. Die LED erwärmt sich kaum, die Leistung wird fast völlig in Licht umgesetzt. Das Geheimnis liegt im Leiter, genauer ist es ein Halbleiter, ein Art Salzkristall, zum Beispiel Galliumnitrid. Stellen Sie sich eine Golfwiese vor mit vielen Löchern, alle sind 10 cm tief. Bei Raumtemperatur vibriert der Golfplatz, so dass einige Bälle (Elektronen) herausspringen und vom Wind (elektrische Spannung) über das Feld getrieben werden. Einige treffen wieder auf ein Loch und fallen 10 cm tiefer.  Sie liegen dort auf einem tieferen Niveau fest. Die Rekombination eines Balls mit einem Loch setzt ein immer gleiches Energiequantum frei (hörbar durch einen „Klack“). Im Atomgitter des Halbleiters entsteht stattdessen ein Lichtquant, seine Farbe entspricht der Fallenergie, ist also für einen bestimmten Golfplatz (Halbleitermaterial) typisch. LEDs waren früher einfarbig. Heute bettet man sie in eine Lumineszenz-Schicht ein, die einfarbige Lichtquanten in weissliches Licht umwandelt. So erreicht man eine natürliche Farbtemperatur. (Geposted im November 2013)

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