Geschichte – Gegenwart und Zukunft der LED

LED – LIGHT EMITTING DIODE

Heute ist die LED Lampe ein so alltägliches Leuchtmittel, dass wir kaum noch darüber nachdenken, wo wir sie überall nutzen und sehen. Handy, Fernseher, Werbetafeln bis hin zum blinkenden Lichtlein an der Waschmaschine und zum Flugzeug-Cockpit – alles LED Technik! Aber bis hierher ist es ein weiter Weg, rund 100 Jahre und 2 Nobelpreise später, seit der ersten Grundlagenforschung, stehen wir auf dem heutigen Niveau.

1867 – Erste Schritte

Der Physiker Karl Ferdinand Braun entdeckt zum ersten Mal, dass Sulfid-Kristalle Strom nur in eine Richtung leiten. Der damalige Kenntnis-Stand der Physik war noch lange nicht soweit, diesen Halbleiter-Effekt zu erklären, das sollte noch beinahe 60 Jahre dauern! Braun erhält zwar einen Nobelpreis, aber nicht für diese Entdeckung, sondern für seinen Beitrag zur drahtlosen Telegraphie.

1907 – Lichtemission anorganischer Stoffe

Henry Joseph Round findet 1907 heraus, dass anorganische Stoffe Licht emittieren, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Seine Entdeckung gerät allerdings für einige Zeit in Vergessenheit, weil zu dieser Zeit niemand einen praktischen Nutzen darin sieht.

1921 – Ein Russe und ein Franzose

Erst Oleg Wladimirowitsch Lossew forscht zu diesem Thema weiter. 1935 bekommt er Unterstützung von dem französischen Ingenieur Georges Destriau, dem die Entdeckung der Elektrolumineszenz zugesprochen wird. Destriau untersucht die Leitfähigkeit von Metall-Legierungen als ihm der Zufall zu Hilfe kommt. Das Zink-Sulfid, welches er benutzt, ist durch Kupfer-Teilchen verunreinigt. Dadurch entsteht beim Anlegen der Spannung Lichtemission. Diese Erscheinung benennt er nach seinem Kollegen „Lossew-Licht“. Aus seinen Erkenntnissen entwickelt Destriau eine Elektroluminszenz-Folie bis zur Marktreife. Diese kam z.B. in Fluzeug-Cockpits zum Einsatz. Das war die erste praktische Anwendung des Leuchteffekts anorganischer Stoffe, der „Destriau-Effekt“.

1962 – Die erste industrielle LED

Viele Jahre wichtiger Grundlagenforschung folgen bis endlich Nick Holonyak seine erste industriell gefertigte LED vorstellt. Seine rote Lumineszenz-Diode bekommt die Bezeichnung GaAsP. Denn zeitgleich mit seiner Entwicklung wird der Effekt der Lichtemission entschlüsselt. Dabei stellen die Forscher fest, dass Halbleiter besser funktionieren, wenn sie mit Gallium-Arsenid (GaAs) und Gallium-Phosphid (GaP) versetzt sind. 1962 ist also das Geburtsjahr unserer modernen LED.

1971 – LED wird bunt und zum Zeichen der Werbung

Die Massenproduktion roter LED beginnt bereits 1968; Taschenrechner, Glimmlampen und Uhren mit roter Leuchtanzeige werden alltagstauglich und zum letzten Schrei. Allerdings ist der Stromverbrauch dieser Dioden sehr hoch und die Lichtausbeute mit 0,1 Lumen/Watt extrem gering. Sie sind damit völlig unbrauchbar für den Einsatz in der Beleuchtung.
Ab 1971 werden vor allem immer bessere und effektivere Halbleiter entwickelt. Ab hier ist auch gelbe, grüne und orange Lichtfarbe möglich. Immer nur eine Farbe zwar, trotzdem ein großer Fortschritt. Anfang der 1980er Jahre übertrifft die Effizienz den bunten LED Leuchtmittel erstmals die von herkömmlichen Glühlampen. Somit kommen LED immer öfter z.B. in Ampelsystemen oder in Leuchtreklame zum Einsatz.

1995 – Effizient und alltagstauglich

In der folgenden Zeit liegt der Fokus hauptsächlich darauf die Effizienz weiter zu steigern und die LED alltagstauglich für Beleuchtung zu machen. Das größte Problem hierbei ist die Lichtfarbe. Beinahe alle Bereiche des sichtbaren Spektrums können mit Gallium-Nitrit dargestellt werden. Die Probleme liegen im kurzwelligen Bereich von Blau bis Ultraviolett.
Die Grundsteine für die blaue LED werden 1988 in Japan gelegt, wo 1995 auch der Durchbruch gelingt. 1997 bringt die Firma Nichia die erste weiße LED in den Handel und ihre 3 Forscher Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura werden 2014 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Das Prinzip der Lichtkonversion ist heute nicht mehr das einzige, das genutzt wird um weißes Licht zu erhalten. Ebenfalls beliebt ist die additive Farbmischung, wobei hierfür immer mehrere Leuchtdioden mit verschiedenen Lichtfarben gebraucht werden. (Rot, Grün und Blau)

HEUTE UND AUSBLICK

Mit dem Durchbruch der Erfindung der weißen LED tritt die kleine Leuchtdiode ihren Siegeszug in der Beleuchtungstechnik an. Die Effizienz wird auf weit über 100 Lumen/Watt gesteigert, im Labor kratzt man sogar schon an der theoretischen Obergrenze von 350 lm/W ! Damit ist die LED definitiv das effizienteste Leuchtmittel auf dem derzeitigen Markt.

Die Verbesserung der Technik und der reduzierte Energieverbrauch tragen natürlich maßgeblich zur Schonung der Umwelt bei. Auch die wesentlich höhere Lebensdauer, verglichen mit der herkömmlichen Glühlampe, steigert die Ökobilanz der modernen LED Leuchtmittel. Die Einsatzgebiete sind unglaublich vielfältig. Selbst im nicht sichtbaren Bereich werden sie eingesetzt, z.B. bei der Aushärtung von Kunststoffen durch UV Licht. Im medizinischen Bereich finden infrarote LED z.B. Einsatz in der Messung des Sauerstoff-Gehalts im Blut.

Die LED Technologie macht weiterhin große Fortschritte und hat sich in der Beleuchtungsbranche mittlerweile etabliert und durchgesetzt. Nicht nur im öffentlichen Bereich, sondern auch privat. Die Effizienz und Lebensdauer sprechen für sich und auch in Sachen Design steht die Branche nicht still. Die Menschen wollen das schöne und dimmbare Licht der guten alten Glühlampe in ihre Häuser zurück. Die Entwicklung und das Design führt uns auch wieder dahin. Dimmbare LEDs, die bahnbrechende Erfindung des Softfilament und einige weitere Fortschritte lassen diesen Wunsch nicht mehr offen! Im SEGULA Online Shop finden Sie nicht nur die modernste Technik, sondern auch schönes Design in vielen Formen und Farben!