Deutscher Amateur-Radio-Club e.V
Ortsverband Husum M04
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.

Einen guten Überblick über die Lichtausbeute findet man bei diesem LED Shop. Dieser Anbieter erläutert hier sehr gut die verschiedenen physikalischen Einheiten von Lumen, Candela sowie Lux und Kelvin. Ergänzend gibt es dort auch anschauliche Beispiele für die Lichtstärke und Angaben zur Farbtemperatur bei weißen LEDs.
 
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.
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 µH 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
Die Schaltungen hier und viele Tipps zum Anwenden von moderner LED-Technologie findet ihr hier in diesem Forum.
Auch eine interessante Webseite zum Thema LED-Technologie
Verschiedene Schaltungen mit Konstantstrom gibt es hier bei Elex.
Allerlei zu LED-Taschenlampen
Hier gibt es alle möglichen Hilfen bei LED-Problemen
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.
Schaltung und Ursprung aus B.Kainka, siehe hier

Verwendung von LEDs
LEDs werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. Man findet sie in Ampeln, als Rücklicht oder Scheinwerfer bei einigen Automodellen oder in Taschenlampen. Heutzutage ist auch die sogenannte Effektbeleuchtung, die mit LEDs umgesetzt wird, im Trend. Dabei werden Möbelstücke und Räume indirekt beleuchtet, meist in bestimmten Farben. In der Fernsehertechnologie spielen LEDs eine immer größere Rolle. Sie lösen hier die Leuchtstoffröhren ab, die in LCD Fernsehern genutzt werden. Ein LED Fernseher spart viel Strom, hat eine hohe Lebensdauer und ist mittlerweile bei jedem Fachgeschäft wie beispielsweise expert in den verschiedensten Größen erhältlich. LEDs bieten eine günstigere und effizientere Möglichkeit der Lichtversorgung.

Eine OLED unterscheidet sich grundlegend zu einer herkömmlichen Led dadurch das die   elektrische Stromdichte und Leuchtdichte geringer sind und keine einkristallinen Materialien erforderlich sind. Organic LEDs können daher in Dünnschichttechnik kostengünstig herstellt werden, ihre Lebensdauer ist jedoch derzeit geringer als die herkömmlicher Leuchtdioden. Aufgrund der Materialeigenschaften ist eine mögliche Verwendung der OLEDs als biegsamer Bildschirm und als elektronische Folie interessant. OLEDs sind aus mehreren organischen Schichten aufgebaut.Ein Vorteil von Organic LED-Bildschirmen gegenüber den herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen (LCDs) ist der sehr hohe Kontrast, da sie ohne Hintergrundbeleuchtung auskommen: dunkle Pixel emittieren eben nun mal kein Licht.Die Reaktionszeit von OLED-Bildschirmen liegt bei einigen Geräten unter 1 Mikrosekunde[ und ist damit um rund das 1000-fache schneller als das aktuell schnellste LCD mit einer Millisekunde. Für uns als Hobbyelektroniker sind diese Bauteile sehr interessant, da sie eben reaktionsschnell und sehr Stromsparend sind. Das größte technische Problem stellt die vergleichsweise geringe Lebensdauer mancher aus organischen Materialien bestehenden Bauelemente dar. Bei Organic- LEDs bezeichnet man als Lebensdauer die mittlere Betriebszeit, nach der die Leuchtdichte auf die Hälfte abgesunken ist.Bei weissen OLEDS zwischen 5 und 10000 Stunden. Für unsere Projekte also mehr als aus reichend.

Im Internet sind z.Z sehr günstige Module mit unterschiedlicher Pixelzahl z.B 128x64 Pixel für weniger als 10 Euro, inc der kompletten Ansteuerelektronik erhältlich. Zum Anschluss an gängigen Microcontroller-Chips wie Pic, Arduino oder Arm-Cortex um nur einige zu nennen, sind diese mit  SPI-Bus oder I2C Bus mit Versorgungsspannung von 3,3 V oder 5 V erhältlich. Zahlreiche Library z.B in "C" ermöglichen es dem Hobbyanwender hier komplexe Anzeigen für wenig wenig Aufwand und Kostengünstig zu erstellen. Interessierte sollten
z. B mal nach OLED und PIC oder Arduino im Internet "googeln"
OLED , ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien
OLED für Schaltungsentwickler und Hobbyelektroniker
128x64 Pixel mit I2C-Bus
Anschluss z. B am Arduino Uno
Grundliegennder Aufbau eines  OLED-Displays
LED-Leuchtfäden
Eine LED-Fadenlampe (englisch LED filament light bulb) ist ein LED-Leuchtmittel, bei dem solche LED-Leuchtfäden in einem Glaskolben ähnlich einer Glühlampe untergebracht sind. LED-Leuchtfäden bestehen aus einem schmalen Streifen aus transparentem Substrat, wie etwa Saphirglas, auf das blaue und teils zusätzlich rote LEDs mit einer darauf adaptierten Chip-On-Board-Technologie (COB) direkt, d. h. ohne Chipgehäuse, aufgebracht sind. Die einzelnen LED-Chips sind in Reihe geschaltet, an den Enden der Streifen befindet sich jeweils ein elektrischer Kontakt. Um ein breites Lichtspektrum zu erzeugen, sind die Streifen zusätzlich beidseitig mit einer Fluoreszenzschicht überzogen.
Deren aktiver Bestandteil ist üblicherweise Pulver aus Cer-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat. Von ihm rührt die gelbliche Gesamterscheinung der LED-Leuchtfäden her. Die typischen Abmessungen der derzeit erhältlichen LED-Leuchtfäden sind 38,5 mm × 2,0 mm. Die typische Anzahl an LEDs pro Leuchtfaden beträgt 28. Die Betriebsspannung eines einzelnen LED-Fadens beträgt exemplarisch ca. 60…80 V bei einem Betriebsstrom von ca. 10 mA. Bei den derzeit erhältlichen Modellen nimmt ein Leuchtfaden ca. 1 W Leistung auf und gibt ca. 100 lm ab. Die Farbtemperatur der Leuchtfäden wird bei den derzeit erhältlichen Modellen über das Verhältnis der blauen und roten LEDs, die im Leuchtfaden verbaut sind, sowie über die Zusammensetzung der Fluoreszenzschicht bestimmt. Im Gegensatz zu konventionellen LED auf undurchsichtigem Substrat haben LED-Leuchtfäden eine ähnliche Abstrahlungscharakteristik wie eine klassische Glühwendel, sie strahlen also beinahe omnidirektional ab
Durch die Anordnung der LED-Fäden und den durchsichtigen Glaskolben sehen diese Lampen weitgehend wie klassische Glühlampen aus. Unter der Bezeichnung „Rustika“ wird zudem eine längliche Kolbenform vertrieben, die frühen Glühlampen entspricht. Daher sind diese Lampen gut zur Benutzung in antiken Leuchten, etwa aus der Zeit des Jugendstils, geeignet. Da sie in ihren Abmessungen nahezu identisch mit klassischen Glühlampen sind, lassen sie sich auch in Leuchten mit schmalen Glasschirmen einschrauben.
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