Leuchtdioden

Vorbemerkung: Dieses Kapitel kann gar nicht akutell gehalten werden. Zwischendurch werden inzwischen sicherlich veraltete Leistungsdaten verwendet und aktuelle Leistungsdaten sind nach spätestens einem Jahr veraltet. Zudem ist aufgrund der stetigen technologischen Umbrüche eine Strukturierung schwierig, da immer neue Einschübe erfolgen! Das Hauptaugenmerk soll auf weißen LED's liegen. Rote und orange LEDs werden nur nebenbei betrachet.

Leuchtdioden (LED) haben einen großen Vorteil: Alle empfindlichen Teile sind vergossen und eingekapselt, dynamische Probleme sind vernachlässigbar. Aber es gibt auch Probleme (Wo Licht ist, da ist auch Schatten): LEDs können u.A. nur begrenzt Spannung in Sperrichtung vertragen, in der Regel sind es nur 5V. Deswegen müssen sie u.U. mit Schutzvorrichtungen, wie z.B. Gleichrichtern oder Freilaufdioden (in Gegenrichtung parallel geschaltete Diode) versehen werden. Alle Punkte hier aufzuzählen sprengt den Rahmen.

Es gibt relativ wenige Hersteller von lichtstarken LEDs: Agilent^3.60, Nichia, Sharp, Luxeon und Infineon^3.61 sind wohl die nennenswerten, wobei jeder sein eigenes Produktspektrum hat und Bewegung im Markt ist.

Im Kingbright Rheinmetall Elektronik Katalog für 1999-2000 gibt es z.B. rote LED (Substrat GaAlAs) mit min./typ. 3/4,5cd in 5, 8 und 10mm Durchmesser mit 30-40$^{\circ}$ Sichtwinkel. Die hellsten diffusen roten haben immerhin noch 0,8/1,3cd bei 60$^{\circ}$ Sichtwinkel. Die Betriebspannung liegt bei ca. 1,8V. LEDs werden aufgrund der steilen Kennlinie mit konstantem Strom betrieben, die Spannung ist nur mittelbar zur Dimensionierung der Schaltung interessant! Die Lichtstärke ist durch die abzuführende Verlustleistung temperaturabhängig: 100%@20$^{\circ}$C, 50%@70$^{\circ}$C und 180%@-15$^{\circ}$C. Der Lichtstrom ist vom Strom abhängig: 100%@20mA, 185%@40mA und 280%@100mA. Die Lebensdauer geht bei mehr als 20mA Dauerstrom stark zurück (vgl. Formel (3.72), so daß eher ein gepulster Betrieb verwendet werden sollte. Die zulässige Pulsstromhöhe ist bei den neueren Hochleistungs-LEDs aber meist nur gering, so dürfte sich der Aufwand des Pulsens kaum noch lohnen.