Licht emittierende Diode (LED)
Licht emittierende Dioden (LEDs) gehören zur vierten (neuesten) Generation künstlicher Lichtquellen, die der Mensch in der so genannten Solid State Lighting (SSL) einsetzt. Die ersten 3 Generationen sind: verbrennungsbasierte Quellen (I), Glühlampen (II) und Entladungslampen (III).
Eine lichtemittierende Diode, auch Leuchtdiode (LED) genannt, ist ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, das elektrische Energie in elektromagnetische Strahlungsenergie umwandelt. LEDs werden in der Regel als Verbindungen von Elementen der Gruppen III und V des Periodensystems hergestellt. In der Praxis werden sowohl binäre als auch mehrkomponentige Verbindungen verwendet, wobei die Zusammensetzung so gewählt wird, dass die durch den technologischen Prozess erhaltene Halbleiterstruktur die Emission von Licht in einem bestimmten Spektralbereich ermöglicht.
Die am wenigsten komplexen LEDs sind als einfache Halbleiter-p-n-Übergänge realisiert, die bei Polarisierung mit einer ausreichend hohen Spannung in Leitungsrichtung elektromagnetische Strahlung im sichtbaren und infraroten Bereich aussenden. Die Wellenlänge der von LEDs emittierten Strahlung und damit ihre Farbe hängt von dem Halbleitermaterial ab, aus dem sie hergestellt ist.
Das Funktionsprinzip der LED beruht auf dem Phänomen der Elektrolumineszenz, d. h. der Erzeugung von Licht unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Elektrolumineszenz entsteht durch die Rekombination von Löchern und Elektronen im Bereich des p-n-Übergangs. Der Übergang der Elektronen von einem höheren Energieniveau zu einem niedrigeren ist mit der Freisetzung von Energie in Form von Wärme (nicht-strahlende Rekombination) oder Licht (strahlende Rekombination) verbunden. Nicht-strahlende Rekombination tritt in Halbleitern mit einer schrägen Energielücke auf, z. B. in Si oder Ge. Die strahlende Rekombination ist charakteristisch für Halbleiter mit einer geraden Energielücke. Diese Art der Rekombination, bei der Energie in Form von Strahlungsquanten - Photonen - freigesetzt wird, kommt in Materialien wie GaAs, InAs, InP, InSb usw. vor.