LED
Eine Leuchtdiode (kurz LED von englisch light-emitting diode ‚lichtemittierende Diode‘, auch Lumineszenz-Diode) ist ein lichtemittierendes (festkörper) Halbleiter-Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab.
Bauformen
DIP (diskrete) LED
hier wird jeder Pixel durch 3 einzelne LED , jeweils eine für Rot , Grün und Blau dargestellt.
Vorteil: günstig , sehr hell , sehr robust !
Nachtteil: der ganze Rest !
SMD (Surface mount device) LED
dort sind in unserem Bereich je 3 Chips (RGB) in einem Gehäuse untergebracht.
Vorteil SMD : besserer Bildeindruck, homogenere Oberfläche, sehr kleines Packaging möglich für sehr hohe Auflösung , bis < 1mm!
Funktionsweise
Aufgrund der angelegten Spannung fließen Elektronen aus dem n-Halbleiter in den p-Halbleiter. Dort treffen sie auf Löcher. Bei der Vereinigung des Elektrons mit dem Loch wird Energie in Form von Licht freigesetzt. Der Vorgang wird als Rekombination bezeichnet. Das entstandene Licht wird aus der dünnen p-Schicht abgestrahlt.
Farbe
Durch die gezielte Auswahl der Halbleitermaterialien und der Dotierung können die Eigenschaften des erzeugten Lichtes variiert werden. Vor allem der Spektralbereich und die Effizienz lassen sich so beeinflussen:
Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) – rot (665 nm) und infrarot bis 1000 nm Wellenlänge
Galliumarsenidphosphid (GaAsP) und Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) – rot, orange und gelb
Galliumphosphid (GaP) – grün
Siliziumkarbid (SiC) – erste kommerzielle blaue LED; geringe Effizienz
Zinkselenid (ZnSe) – blauer Emitter, der jedoch nie die kommerzielle Reife erreichte
Indiumgalliumnitrid (InGaN)/Galliumnitrid (GaN) – Ultraviolett, Violett, blau und grün
Die Farbe einer Leuchtdiode hängt wesentlich vom Bandabstand des eingesetzten Halbleitermaterials ab. Die Farbe entspricht direkt einer bestimmten Wellenlänge λ, d. h. dem Kehrwert der Frequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung, multipliziert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Batches (Charge)
Bins
Es gibt bei der Herstellung von LEDs (Chargen) eine Standard der kleine Tolleranzen in den Farbwerten und Helligkeit der LEDs berücksichtigt „ANSI-LED-Binning-Standards“, dies definiert die Abweichung untereinander der LED-Bins.
Die Farbwerte werden mithilfe das CIE-1931-Chromatizitätsdiagramm definiert. Dabei ergibt sich die Black-Body-Kurve (BBL). Die ANSI-Norm (American National Standards Institute ANSI-Standard ANSI C78.377A) sortiert Farbwerte auf dem CIE-1931-Diagramm mittels einer Skala nach sogenannten MacAdams Ellipsen. Diese Bereiche definieren einen Bereich auf der Farbskala, in denen sich die Farbwerte der LEDs innerhalb eines Bins befinden dürfen.