DARC Husum M04 Amateurfunk Funk DD7LP

DARC
Ortsverband Husum M04

Deutscher Amateur-Radio-Club e.V

Husum/Nordsee

Ortsverband Husum M04

OV-Frequenzen : Ultrakurzwelle 2 Meter 145,350 Mhz 70 cm 433,350 Mhz

Ansprechpartner , Anschrift

DD7LP OVV M04
Christian Petersen
Lassens Stieg 4
25853 Bohmstedt
Tel. 0170-1137601
E-Mail DD7LP@DARC.de
URL: Http://www.DD7LP.de

Moderne LEDs werden in vielerlei Formen und Lichtfarben im einschlägigen Fachhandel angeboten. Sie sind auch für den Hobbyanwender sehr interessant als energieeffiziente Lichtquellen und Ersatz für Glühlampen.

LED Geschichte
Das Phänomen der Lichterzeugung durch elektrische Anregung eines Festkörpers wurde erstmals im Jahre 1907 von H.J. Round unter dem Kontakt an einem Siliziumkarbid-Kristall ,der zur Detektion von Radiowellen bestimmt war, entdeckt. Dabei wurde bereits erkannt, dass es sich um kaltes Licht handelte, denn die Emission erfolgte ohne erkennbare Erwärmung des Kristalls. Diese Beobachtung wurde zunächst nicht beachtet, da sich die mit SiC beschäftigten Forscher in dieser Zeit nur für Radiodetektoren interessierten. Erst 1921 entdeckte O.V. Lossew diese Lichtemission wieder. 1935 wurde von G. Destriau an Zinksulfid (ZnS) ein ähnlicher Leuchteffekt entdeckt und von ihm als Lossew-Licht bezeichnet. Es dauerte lange bis sich Lossews Beobachtung in das theoretische Schema des Festkörperwissens einordnen ließ. Erst 1951 konnte die Lichtemission befriedigend erklärt werden. Hierzu war der ganze mit der Entdeckung und Entwicklung des Transistors eingeleitete wissenschaftliche Fortschritt in der Halbleiterphysik notwendig. Nun setzte von 1952 bis 1961 zuerst die Erforschung und Weiterentwicklung des Destriau-Effektes ein. Etwa 1957 begann man mit intensiven grundsätzlichen Untersuchungen der Lichterzeugung mit den neuen Halbleitern und mit der Entwicklung einer geeigneten Technologie zur Herstellung von Kristallen und Bauelementen. Von besonderer Bedeutung war die Lichtemission im Sichtbaren auf der Basis eines direkten Mischkristalls aus Galliumarsenid (GaAs). Mit dieser Arbeit kam nämlich endlich - 55 Jahre nach der ersten Entdeckung von H.J. Round - die LED-Entwicklung voll in Gang.

Herstellung der LED
Ausgangspunkt für die Herstellung von Lumineszenzdioden ist ein einkristallines Grundmaterial. Einkristalle werden nach dem Schutzschmelzverfahren hergestellt. Ein Impf- oder Keimkristall wird in die Schmelze des Materials eingetaucht und unter dauerndem Drehen wieder herausgezogen. Man verwendet die Einkristalle als tragendes und die Kristallausrichtung vorgebendes Substrat. Dazu werden sie in dünne Scheiben geschnitten. Auf diesen sogenannten Wafern wachsen die mit Epitaxieverfahren aufgebrachten, unterschiedlich dotierten Schichten, die die geforderten Lumineszenzeigenschaften haben. Nachdem die pn-Übergänge hergestellt wurden, werden die Kontaktierungen vorgenommen und der Wafer in Halbleiterplättchen zerschnitten. Es folgt das Aufkleben oder Auflegieren des Halbleiterplättchens auf ein Leitermaterial und das Verbinden des Oberseitenkontaktes mit dem zweiten Elektrodenstift mit Hilfe eines Golddrahtes. Schließlich wird die Lumineszenzdiode in einen Kunststoff eingegossen. Die Kunststoffumhüllung dient zum Schutz der Lumineszenzdiode, bestimmt deren Abstrahlcharakteristik und verbessert die Lichtaustrittsverhältnisse.

Hocheffektive Lumineszenzdioden decken heute den gesamten Spektralbereich ab. Es werden neue Einsatzgebiete erschlossen, und in verschiedenen Bereichen können andere Lichtquellen durch LED ersetzt werden.

Allen LEDs gemeinsam ist die Tatsache , das eine gewisse Flußspannung überschritten werden muss, damit die Leuchtdioden ihre volle Helligkeit entfalten können. Anders als Glühbirnen werden die LEDs mit konstantem Strom betrieben und dürfen keinesfalls direkt an Stromquellen ohne entsprechende Strombegrenzung angeschlossen werden. Im einfachsten Fall geschieht das durch einen einfachen Vorwiderstand. Wenn diese Bedingungen nicht eingehalten werden, geht das sehr zu Lasten der Lebensdauer der Halbleiter, oder diese werden sofort und unwiederbringlich zerstört. Je nach Lichtfarbe kann die Flussspannung, bei der die LEDs ihr Licht abgeben, zwischen 0,6 und 4 Volt liegen. Bei einfachen LEDs zu Beleuchtungszwecken kann dieser Wert zum Teil erheblich abweichen.

Lichtausbeute
Darunter versteht man die theoretische maximale Lichtausbeute für
monochrome Lichtwandler.
Die effizientesten weißen LEDs erreichen derzeit (Stand Februar 2010) im optimalen Fall eine Lichtausbeute bis zu 208 Lumen/Watt. Seit September 2010 können 240 Lumen/Watt erreicht werden. Das ist schon sehr viel, wenn man berücksichtigt, dass das theoretische Maximum (100 % Strahlungsleistung) bei 6600 K (relativ kalt wirkend) physikalisch nicht größer als ca. 350 lm/W sein kann. Die Lumenzahl ist stark von der Lichtfarbe abhängig, bei warmweißen LEDs liegt sie deutlich unter dem Wert von kaltweißen Leuchtdioden.

Farbe	Wellenlänge ? in nm	Flussspannung U in V	Werkstoff
Infrarot	? > 760	?U < 1,9	Galliumarsenid (GaAs) Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs)
Rot	610 < ? < 760	1,63 < ?U < 2,03	Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) Galliumarsenidphosphid (GaAsP) Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP) Galliumphosphid (GaP)
Orange	590 < ? < 610	2,03 < ?U < 2,10	Galliumarsenidphosphid (GaAsP) Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP) Galliumphosphid (GaP)
Gelb	570 < ? < 590	2,10 < ?U < 2,18	Galliumarsenidphosphid (GaAsP) Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP) Galliumphosphid (GaP)
Grün	500 < ? < 570	2,18 < ?U < 2,48	Indiumgalliumnitrid (InGaN) / Galliumnitrid (GaN) Galliumphosphid (GaP) Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP) Aluminiumgalliumphosphid (AlGaP) Zinkoxid (ZnO), in Entwicklung
Blau	450 < ? < 500	2,48 < ?U < 3,7	Zinkselenid (ZnSe) Indiumgalliumnitrid (InGaN) Siliziumkarbid (SiC) Silizium (Si) als Träger, in Entwicklung Zinkoxid (ZnO), in Entwicklung
Violett	400 < ? < 450	2,76 < ?U < 4,0	Indiumgalliumnitrid (InGaN)
Ultraviolett	230 < ? < 400	3,1 < ?U < 4,4	Diamant (C) Aluminiumnitrid (AlN) Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN)

Bau- und Basteltipps

Damit eine superhelle weiße LED als kleine Taschenlampe, oder zu Beleuchtungszwecken, auch für den Betrieb mit einer einzelnen Nicadzelle von 1,2 Volt verwendet werden kann, benötigen wir einen kleinen Spannungswandler.Dieser soll uns die 1,2 Volt Zellenspannung auf die 3,5 Volt Flussspannung der weißen LED bringen. Im Internet bin ich bei Burghardt Kainka fündig geworden. Hier wird eine kleine Schaltung vorgestellt, die mit wenigen Bauteilen einen Stepp-Up-Wandler bildet.

Schaltung und Ursprung aus B.Kainka, siehe hier

Noch einfacher wird der Aufbau durch eine kleine integrierte Schaltung mit 3 Beinen. Hier wird lediglich nur noch eine Induktivität benötigt. Diese Bauteile werden auch vielfach in Solargartenleuchten eingesetzt. Diese Bausteine sind sehr preiswert und kosten im Fachhandel unter 1 Euro. Sie laden somit richtig zum Experimentieren mit superhellen Leds ein.

Hier wurde wieder eine Induktivität von 100 ?H verwendet. Damit lässt sich die Batterielebensdauer verlängern. Die LED ist immer noch erstaunlich hell. Die Schaltung ist sehr einfach, da außer der LED und der Batterie nur zwei Bauteile benötigt werden.

Der PR4401 im SOT23-Gehäuse ist im Online-Shop bei AK MOUL-BUS erhältlich: www.ak-modul-bus.de/stat/led_treiber_pr4401.html