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- | ===== Funktion ===== | ||
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- | ==== pn-Halbleiter ==== | ||
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- | Leuchtdioden sind pn-Halbleiterdioden. Grundlage bildet ein Kristall aus Einheiten, die im Mittel vier Valenzelektronen enthalten. Das kann ein Material aus der IV. Hauptgruppe des Periodensystems sein (z.B. Silicium) oder eine Verbindung aus Elementen der III. und V. Hauptgruppe (z.B. GalliumArsenid). Das Kristallgitter ist von den Verbindungen der einzelnen Elemente mit vier Nachbarelementen geprägt. | ||
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- | Währen des Wachstumsprozesses wird eine Seite mit Atomen der V. Hauptgruppe dotiert. Diese Atome bringen ein zusätzliches (negatives) Elektron in den Kristall ein. Es wird durch den positiven Atomkern gehalten, ist aber nicht fest in das Kristallgitter eingebunden, | ||
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- | Im Bereich in dem p- und n-dotierte Kristallhälften direkt aufeinander treffen, können einige der Elektronen aus dem n-dotierten Bereich sich so weit von ihren positiven Atomkerne entfernen und so nah an die negativen Atomkerne der p-dotierten Hälfte annähern (oder die Löcher sich entfernen), dass sie die Löcher auffüllen (oder Löcher und Elektronen rekombinieren). Es entsteht eine Raumladungszone oder Sperrschicht. | ||
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- | Elektronen, die auf der n-dotierten Seite (" | ||
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- | Dieser Übergang, bei Energie und Impuls erhalten sein müssen, ist im Bändermodell einfacher zu visualisieren. Die einzelnen Energieniveaus der Atome verschmieren wegen der periodischen Anordnung der Atome im Kristall zu einem Valenzband und einem Leitungsband die energetisch durch eine Bandlücke getrennt sind. Fest im Kristallgitter gebundene Elektronen befinden sich im Valenzband, frei bewegliche Elektronen im Leitungsband. Auf der n-dotierten Seite ist folglich das Valenzband voll und einige Elektronen befinden sich im Leitungsband; | ||
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- | ==== Einfarbige LEDs ==== | ||
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- | Die Bandlücke ΔE legt fest, welche Wellenlänge das emittierte Licht hat. Durch geschickte Wahl der Materialien kann die Farbe des Lichts einer LED festgelegt werden. | ||
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- | Für blaue LEDs, die normalerweise die Grundlage für alle weißen LEDs bilden, wird Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) verwendet. | ||
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- | Verschiedenfarbige LEDs können dann auch kombiniert werden. Eine rote, eine grüne und eine blaue LED ergeben zusammen beispielsweise für das menschliche Auge weißes Licht. | ||
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- | ==== Leuchtstoffe ==== | ||
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- | Wesentlich häufiger wird aber eine blaue LED mit einem Leuchtstoff kombiniert um für das menschliche Auge weißes Licht zu erzeugen. Der Leuchtstoff wandelt einen Teil des blauen Lichts in grünes, gelbes und rotes Licht um, so dass der gesamte für den Menschen sichtbare Spektralbereich abgedeckt ist. | ||
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- | Handelsübliche weiße LEDs bestehen aus einer blauen LED mit einem Leuchtstoff im gelben Bereich. Je nach Breite und Menge des Leuchtstoffs lässt sich die Farbwiedergabe zwischen 70 und 80 und die Farbtemperatur variieren. Das Spektrum hatte gewisse Ähnlichkeiten mit dem Spektrum der [[: | ||
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- | Mit mehr als einem Leuchtstoff ist ein stärker kontinuierliches Spektrum mit Farbwiedergabeindex größer als 90 möglich. | ||
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- | ===== Aufbau ===== | ||
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- | Eine große Rolle bei der Effizienz einer LED spielen die elektrischen Kontakte und die Wärmeabführung. Die elektrischen Kontakte dürfen kein Licht schlucken müssen aber den Halbleiter trotzdem gleichmäßig mit Strom versorgen. Da die Effizienz von LEDs bisher noch gering ist, muss die entstehende Wärme abgeführt werden. Andernfalls führt die hohe Temperatur zu starken Gitterschwingungen, | ||
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- | ==== DIP-LEDs ==== | ||
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- | DIP (// | ||
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- | ==== SMD-LEDs ==== | ||
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- | SMD (// | ||
led/start.txt · Last modified: 2020/06/06 13:44 by sarina