Beleuchtung
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, gehört zu den optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die elektrische Energie in elektromagnetische Strahlungsenergie umwandeln. 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.
Najmniej skomplikowane diody LED realizowane są w postaci zwykłych półprzewodnikowych złączy p-n, które spolaryzowane odpowiednio dużym napięciem w kierunku przewodzenia emitują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie światła widzialnego i podczerwieni. Długość fali promieniowania emitowanego przez diody LED, a tym samym jego barwa, zależy od materiału półprzewodnikowego, z którego została wytworzona.
Zasada działania diody LED jest oparta na zjawisku elektroluminescencji, które polega na wytwarzaniu światła pod wpływem pola elektrycznego. Elektroluminescencja zachodzi w wyniku rekombinacji dziur i elektronów w obszarze złącza p-n. Przejściom elektronów z wyższego poziomu energetycznego na niższy towarzyszy wydzielenie energii w postaci ciepła (rekombinacja niepromienista) lub światła (rekombinacja promienista). Rekombinacja niepromienista zachodzi w półprzewodnikach ze skośną przerwą energetyczną np. w Si czy Ge. Rekombinacja promienista jest charakterystyczna dla półprzewodników z prostą przerwą energetyczną. Ten typ rekombinacji, podczas której energia wydzielana jest w postaci kwantów promieniowania – fotonów, zachodzi w materiałach takich jak np. GaAs, InAs, InP, InSb.