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Eine Leuchtdiode, auch „Lumineszenzdiode“ oder kurz LED genannt, ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fließt durch die Diode ein Strom in Durchflussrichtung, so strahlt sie Licht ab. Durch die Verwendung von verschiedenen Halbleiterkristallen und entsprechendem Dotiermaterial lässt sich monochromatisches Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen erzeugen. Auf der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Halbleiterkristalle und deren typische Wellenlänge, Vorwärtsspannung und Nennstrom aufgelistet:



Die Herstellung von Leuchtdioden geschieht, wie bei anderen Halbleitern auch, im so genannten Epitaxie-Verfahren. Die Epitaxie ist ein geordnetes Kristallwachstum welches die von einem einkristallinen Substrat vorgegebene atomare Ordnung auf eine wachsende Schicht überträgt. Abhängig davon, ob Substrat und Schicht aus gleichem oder unterschiedlichem Material bestehen, werden auch die Bezeichnungen Homo- beziehungsweise Heteroepitaxie verwendet. Folgende Epitaxie Verfahren werden üblicherweise eingesetzt:

  • Flüssigphasenepitaxie
  • Molekularstrahlepitaxie
  • Metallorganische Gasphasenepitaxie

 

Bauformen
Leuchtdioden werden entsprechend ihrem Einsatzgebiet und physikalischen Anforderungen in verschiedenen Bauformen gefertigt. Hierbei sind Baugröße, Abstrahlcharakteristik, Lichtausbeute und Wärmeverhalten die wichtigsten Kriterien.  Im Laufe der Jahre haben sich folgende grundsätzliche Bauformen etabliert:


COB TECHNOLOGIE
Bei dieser Bauform wird die Diode direkt auf eine Platine aufgeklebt und durch so genannte Bonddrähte mit den Leiterbahnen der Platine elektrisch verbunden. Da es hierbei keinen Reflektor gibt, wird ein Abstrahlwinkel von bis zu 180 Grad erreicht. Durch die geringe Baugröße lassen sich bis zu 100 Dioden auf einen Quadratzentimeter platzieren. Besonders für die Hinterleuchtung von Displays geeignet. Durch das Aufbringen eines Epoxydharz-Tropfens wird die LED geschützt und kann auch in der Lichttechnik verwendet werden. 

SMD TECHNOLOGIE
SMD - LEDs sind Dioden die in ein Gehäuse, dem so genannten „Package“ eingebaut sind. Hierbei wird die Leuchtdiode in einen Reflektor gesetzt welcher sich im Package befindet. Das Gehäuse wird anschließend vergossen so das die Leuchtdiode hermetisch abgeschlossen ist. Die elektrische Kontaktierung geschieht über die „Füße“ die im Inneren mit der Diode verbunden sind. Diese Bauform ist trotz des Gehäuses relativ klein und kann über übliche Bestückungsmaschinen weiter verarbeitet werden.

STANDARD LEDs
Standard LEDs sind wohl die bekanntesten LEDs. Sie tauchen in fast jedem Elektrogerät als Signal- oder Indikatorleuchte auf. Bei der Standard LED wird die Diode in einen Reflektor eingesetzt welcher vollkommen in einem transparenten Epoxydharz - Gehäuse eingegossen wird. Die Kontaktierung erfolgt über die „Beine“. Durch diese Bauform wird die Diode optimal geschützt und kann einfach maschinell verarbeitet werden. Verschiedene Größen und Gehäuseformen sind für unterschiedliche Anwendungen vorhanden.

HIGH POWER LEDs
High Power LEDs haben innerhalb weniger Jahre die LED Lichttechnik grundlegend verändert. Durch die stark verbesserte Wärmeableitung und die bessere Resistenz gegen hohe Temperaturen, können diese LEDs durch hohe Bestromung enorme Lichtstärken aufweisen. Im Augenblick können bis zu 130 Lumen/Watt erzeugt werden. Die Industrie geht davon aus das in absehbarer Zeit schon 200 Lumen/Watt möglich sein werden. Im Vergleich, eine 60W Glühbirne schafft gerade mal 20 Lumen/Watt....

HIGH POWER LED ARRAYS
Hierbei handelt es sich im Grunde genommen nicht um eine andere Bauform, sondern um die Anordnung von mehreren, zumeist High Power LEDs auf einer gemeinsamen Fläche. Die Dioden werden hierbei im COB Verfahren direkt auf eine  thermisch gut ableitende Trägerplatte aus zum Beispiel Keramik platziert und in Serien / Gruppen verdrahtet. Durch die geringen Abstände und die flächige Verkapselung, ensteht so der Eindruck einer einzigen, äußerst hellen LED / Lichtquelle. Mit diesem Verfahren lassen sich extrem leistungsstarke Lichtquellen schaffen.