Silicium gehört zu den häufigsten Elementen der Erdkruste. Es kommt aber nicht rein, sondern als SiO2 ( Siliciumdioxid oder Quarz ) vor und wird durch Fällungsprozesse in Reinsilicium umgewandelt.
Gitterfehler in diesem Kristall stören jedoch die Bewegung der Elektronen und so muss das kristalline Reinsilicium durch ein Schmelzverfahren (Zohnenschmelz oder Tiegelziehverfahren) weiter "gereinigt" und in große Einzelkristalle umgeschmolzen (gezogen) werden. Diese Kristalle besitzen einen Durchmesser von 10-20 cm und eine Länge von bis zu 2 Metern. So kann eine Reinheit von einem Fremdatom auf 10 hoch 9 Siliciumatomen erreicht werden.
Dieser Reinkristall wird jetzt in dünne Scheiben den sogenannten Wafern zerschnitten. Eine Wafer kostet heute ca. um die 1000,- Eur. Die für LEDs entscheidende DOTIERUNG (Zugabe von Zusatzstoffen) kann entweder schon beim Ziehen des Kristalles oder bei den Wafern durch Bedampfen bei 1000°C mit den Fremdatomen oder durch den Beschuss mit Ionen des Zusatzstoffes in kleinen Beschleunigern erreicht werden. Jetzt werden die dotierten Wafern noch in einige hundert kleine "Chips" geschnitten, die eine Dicke von nur ca. 250 µm aufweisen. Diese winzig kleinen und mit freiem Auge kaum sichtbaren Halbleiterkristallstücke sind für die Lichterzeugung unserer LEDs verantwortlich.
Viele glauben, dass die gelbe Leuchtschicht, die gut auf der LED zu erkennen ist, der Halbleiterkristall sei. Bei der rechten Aufnahme dieser SMD LED verwendeten wir 2 Polarisationsfilter. Man kann deutlich die 3 Halbleiter Chips erkennen.
Leuchtdioden kommen in vielen verschiedenen Bauformen zum Einsatz.
Hauptsächlich werden jedoch Plastik und Kunstharz Applikationen für die Linse verwendet. Aber auch Glas- oder Metallgehäuse kommen bei lichtstarken LEDs zum Einsatz.
Der Kunststoffkörper, der wie eine Linse geformt ist und über dem Kristall liegt, setzt den Grenzwinkel der Totalreflexion herab und bündelt, also erhöht somit die austretende Strahlungsleistung.
Bei stärkeren LEDs werden auch Glaslinsen verwendet. Metallgehäuse, meistens aus Aluminium, übernehmen hauptsächlich die Aufgabe der Wärmeableitung, also Kühlung.
Grundsätzlich können wir zwischen 4 Bauformen wählen, die sich rein von dem Verlötungsverfahren unterscheiden:
Die Bedrahteten LEDS sind wohl z.Z. noch die bekanntesten LEDs da diese Bauform schon sehr lange in der Elektronik eingesetzt wurden. Meistens wurden sie jedoch nur als Kontrolllämpchen eingesetzt.
Als die Lichtausbeute von Halbleiterkristallen jedoch immer besser wurde, setzten sich die Bedrahteten LEDs auch in der Beleuchtungsindustrie durch. Mehrere Bedrahtete LEDs zusammengefasst, finden heutzutage bei LED SPOTS, LED "Leuchtstoff"röhren, LED Modulen und LED Ketten für z.B. energiesparende Weihnachtbeleuchtung Anwendung.
Der Vorteil von Bedrahteten LEDs besteht in der geringen Wärmeabgabe, sehr günstigen Erzeugung und dass sie sich sehr einfach verlöten lassen. Die gängigsten Modelle von Bedrahteten LEDs sind 3mm, 5mm und 10mm Durchmesser.
Die Reflektorwanne in der der Halbleiterkristall eingebettet ist, ist auch das kurze Bein einer Bedrahteten LED und auch das MINUS - (Kathode). Ein weiteres Erkennungsmerkmal für die Minusseite einer Bedrahteten LED ist eine leichte Abflachung der Kunststoffummantelung auf dieser Seite.
Bedrahtete LEDs gibt es in allen Farben aber auch in RGB Ausführung (ROT, GRUEN, BLAU). Entweder mit automatischem Farbwechsel oder selbstwählbar. Die Selbstwählbaren besitzen 4 Beine(Pins).
Bedrahtete LEDS
LED Spot 276lm 3W 92lm/W 120Grad E27 weiss
LED Spot 95lm 1,2W 79lm/W 120Grad G4 weiss
LED ROEHRE 2150lm 23W 93lm/W 150Grad t8/G13 150cm weiss
Bei dieser SMD Led kann man die 4 Halbleiter Chip´s unter der gelben Leuchtschicht erkennen
2) SMD LEDs ( Surface Mounted Device )
Löten von SMD LEDs
SMD bedeutet auf deutsch: Oberflächen montierbares Bauelement oder Bauelement für die Oberflächenmontage.
SMD LEDs besitzen nicht so wie die Bedrahteten LEDs kleine Drahtanschlüsse, sprich Pins, sondern werden mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf die Leiterplatte gelötet. Wer keine Leiterplatte verwendet, kann natürlich auch Drahtanschlüsse auf die Anschlussflächen anlöten.
Mehrere SMD LEDs zusammengefasst, finden heutzutage bei LED SPOTS, LED "Leuchtstoff"röhren und LED Modulen Anwendung.
SMD LEDs gibt es in verschiedenen Größen, Gehäuseformen und Lichtstromstärken. Durch die enorme Leuchtkraft mancher SMD LEDs, bei denen meist 3 oder 4 Halbleiterkristalle in einer SMD LED eingebettet sind, werden sie als Blitzlicht-LED in Mobiltelefonen oder sehr kompakten Digitalkameras verwendet. Auch in der Autoindustrie werden SMD LEDs für Blinker, Bremslicht oder Tagesfahrlicht eingesetzt. SMD LEDs gibt es in allen Farben aber auch in RGB Ausführung (ROT, GRUEN, BLAU).
SMD LEDS
LED Spot 110lm 1,4W 79lm/W 120Grad G4 weiss
LED Modul 5m 120lm/m 7,2W/m 17lm/W/m 120Grad 12V auch weiss
LED Modul 1m 936lm/m 15W 62lm/W/m 120Grad 12V weiss
SuperFlux LEDs (oder Spider-LEDs genannt) könnte man als Weiterentwicklung der Bedrahteten LEDs sehen.
Sie besitzen einen großen Abstrahlwinkel und senden ihr Licht flächenförmig aus und sind deswegen für Flächenbeleuchtung besser geeignet. Die vier Kontaktfüße (Pins) ermöglichen nicht nur eine bessere Wärmeableitung und somit eine hohe Lebensdauer, sondern sie können auch getrennt angesteuert werden. Spider LEDs enthalten bis zu 4 Halbleiterkristalle (Chips).
Diese Vorzüge machen die Superflux LED zu einem perfekten Multi-Chip Träger mit unendlich vielen Anwendungsbereichen.
Superflux werden für LED Birnen, LED "Leuchtstoff"lampen, LED Modulen aber auch immer öfter in der Autobeleuchtung Industrie eingesetzt.
Hier kennen wir sie z.B. als Soffitten in verschiedenen Farben und Größen. In der Werbebranche verwendet man sie z.B. für Schriftzug Beleuchtungen oder Diamontagen.
Superflux LEDs gibt es in allen Farben aber auch in RGB Ausführung (ROT, GRUEN, BLAU)
CBO LEDs sind Halbleiterkristalle die direkt an der Platine kontaktiert sind.
Die Chip-On-Board-Technologie ist eindeutig der innovativste Bereich der Halbleitertechnologie. Bei dieser Technik werden die einzelnen LED-Chips mit der Hilfe von vollautomatischen Bondern direkt auf eine vergoldete Leiterplatte gesetzt. Dieses spezielle Verfahren wird "Bonding" genannt. Anschließend erfolgt die Kontaktierung zum Gegenpol über einen Gold oder Aluminiumdraht.
Die COB Technologie ermöglicht Chipdichten von bis zu 70 Chips/cm2!!! und ermöglicht so eine enorme Intensität bei gleichmäßigem Leuchtfeld und bietet in Verbindung mit verschieden Substraten wie z.B. flexible Leiterplatten und Keramik unendlich viele Anwendungsbereiche mit grenzenloser Gestaltungsfreiheit.
Durch Chip On Board Technik kann auch eine optimale Wärmeableitung erreicht werden, welches die Lebensdauer einer LED enorm beeinflusst.
Zu den COB LEDs gehören fast alle Power LED Varianten.
COB LEDs gibt es in allen Farben aber auch in RGB Ausführung (ROT, GRUEN, BLAU)
COB LEDs (Chip on Board LEDS)
POWER LED 95lm 1,3W 73lm/W 60Grad weiss
POWER LED 250lm 5,8W 43lm/W 140Grad weiss
POWER LED 76lm 1,2W 63lm/W 140Grad weiss
Projektor LED 394lm 6,8W 58lm/W 120Grad auch weiss
POWER LED 295lm 3,8W 78lm/W 170Grad weiss
Um die Halbleiter-Bauformen zu vervollständigen sollte man eigentlich auch noch die fünfte "Bauform" erwähnen, nämlich die OLEDs (klick here for Oled info).