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LED – Besser als die Glühlampe?
1
LED oder Glühlampe
Wem geht zuerst das Licht
aus?
Benjamin Liese Freiherr vom Stein Schule Physik
LED – Besser als die Glühlampe?
2
Inhaltsverzeichnis Kapitel Seite_____ Vorwort 2 1 Entwicklung der LED
1.1 Allgemeines über LED 3-4
1.2 Funktionsweise der LED 4-5 2 LED – Besser als die Glühlampe? 2.1 LED vs. Glühlampe 2.1.1 Theoretischer Vergleich 6-9 2.1.2 Praktischer Vergleich 10-12 2.2 Energiebetrachtung 2.2.1 LED 12-13 2.2.2 Glühlampe 13-14 2.2.3 Warum ist der Wirkungsgrad bei LED besser? 14-15 2.3 Ein Problem, kein Problem? 2.3.1 LED mit weißem Licht 15-16 2.3.2 Hochleistungs-LED 16-17 3 Anwendungen und Zukunftstrends 3.1 LED heute im Alltag 17-18 3.2 Die Zukunft der LED 19-20 Nachwort 21 Glossar 22 Literaturverzeichnis 23 Erklärung 23
LED – Besser als die Glühlampe?
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Vorwort
Seit Anbeginn der Zeiten regiert das Licht unser Leben. Ohne Licht wäre kein Leben möglich.
Im Grunde sind wir alle Abhängige, Junkies die ihre tägliche Ration brauchen. Fehlt sie,
herrscht Tod und Einöde. Das Licht ist es, das den Pflanzen ermöglicht reinen Sauerstoff zu
produzieren. Unser Leben existiert auf dieser Basis. Nun gab es jedoch ein Problem: die Nacht.
Die Gefahr der Dunkelheit drückte den Menschen die Bürde auf sich in Schutz zu bringen und
zu warten, bis die göttliche Sonne am nächsten Morgen in leuchtenden Farben am Horizont
aufstieg und einen neuen Tag einläutete. Der Lebensrhythmus war genauestens vorbestimmt.
Die Kerze schaffte es zwar, die gruselige Nacht ein wenig zu erhellen, aber erst im 19.
Jahrhundert wurde endgültig Licht ins Dunkle gebracht. Die Glühbirne revolutionierte das
damalige Leben.
Die Nacht wurde zum Tag. Energetisch gesehen befand sie sich jedoch noch immer in der
Steinzeit. Ihr Wirkungsgrad liegt höchstens bei 15%. Zeit für eine weitere Erneuerung. Die
Leuchtdiode soll sie angeblich bringen. Aber wird sie die hoch gesteckten Erwartungen erfüllen
können? Genau dieser Frage möchte ich in meiner Arbeit nachgehen. Wie funktioniert sie, ist
sie besser als die Glühbirne und was wird sie uns im alltäglichen Leben bringen? Es sind einige
Fragen, die zu beantworten sind. Die Ergebnisse werden in der Forschung sicherlich keine
bahnbrechenden Veränderungen hervorbringen, sie werden jedoch zeigen, was wir in naher
Zukunft zu erwarten haben, wenn wir uns im Kaufhaus eine Lampe kaufen. Umweltschutz
spielt heutzutage eine große Rolle und so sind Möglichkeiten Energie zu sparen mehr gefragt
denn je. Im Hauptteil werde ich mir daher genauer anschauen, welche Lampe real kosten spart
und im Preis- Leistungsvergleich vorn liegt.
Vor gut hundert Jahren stieg man von Kutschen auf Autos um. Ob die Entwicklung der LED im
gleichen Verhältnis unsere Welt revolutioniert wird sich zeigen. Eines ist jedoch klar: Wenn die
Vermutungen stimmen, wird die Glühlampe bald nicht mehr wie ein Stern am Himmel leuchten.
Dies gilt es herauszufinden. Ich glaube nicht an Sterndeutung. Daher warte ich lieber ab, welche
Aussagen die Experimente liefern.
Ich habe mich dafür entschieden, meinen Schwerpunkt auf den Vergleich der LED mit
Glühlampen zu legen. Welche Standartbeleuchtung werden wir in zehn Jahren kaufen? Ist die
LED heute in 2006 schon hell genug, um die Glühlampe abzulösen?
Am Ende dieser Jahresarbeit werden wir ein kleines Resümee ziehen können.
Ich wünsche ihnen viel Spaß beim Lesen.
Anmerkung: Die blau markierten Begriffe werden im Glossar erläutert.
LED – Besser als die Glühlampe?
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1 Entwicklung der LED
1.1 Allgemeines über LED
In diesem Teil möchte ich die Dinge über die LED beleuchten, welche in den anderen Bereichen
nicht unter zu bringen sind bzw. nicht zu speziellen Themen passen. Auch sollen einige
Probleme angesprochen werden. Der begrenzte Umfang der Jahresarbeit und das weite Thema
LED lassen es leider nicht zu, jedes Detail gesondert zu betrachten.
In den sechziger Jahren begann die Forschung an Elektrolumineszenz. Man
hatte festgestellt, dass verschiedene Kristalle auf Gallium-Basis unter
geringer Spannung zu leuchten begannen. Auf tausend rekombinierende
Elektronen entstand jedoch nur ein Photon.1 Der Wirkungsgrad war
miserabel und sehr ineffektiv, trotzdem wurde weiter geforscht.
Wissenschaftlern war in diesen Jahren schon bewusst, welche Möglichkeiten
sich in den LED verbargen. In 1999 schaffte es ein Team von Hewlett-
Packard, dass 55 Prozent der Elektronen in rote Photonen umgewandelt
wurden.2 Die Effizienz ist allerdings noch lange nicht ausgeschöpft. Der
Wirkungsgrad, im Jahr 2000 noch bei 15 lm/W, soll in 2008 70lm/W
erreichen.3 Verschiedene Bauformen bieten unterschiedliche Möglichkeiten.
Bei höherer Leistung wird allerdings das Problem des Thermomanagements
immer schwieriger. Die normalen 3 bzw. 5mm LED leiten nur mäßig die
Wärme ab, sodass eine höhere Spannung schnell zur Zerstörung des
Kristallgitters führt. Bei Hochleistungsleuchtdioden muss die Wärme daher
über eine spezielle Gehäuseform abgeleitet werden.4 Die in den späteren
Experimenten verwendete „Luxeon 5Watt“ ist eines der neusten Produkte
auf diesem Markt. Für sie musste ich einen speziellen Kühlkörper
mitbestellen. Ein Blech auf ihrer Rückseite leitet die entstehende Wärme
weiter.
Die Herstellung des LED-Chips, also der unterschiedlich dotierten
Schichten, ist aufgeteilt in verschiede Schritte. Zuerst benötigt man ein
einkristallines Grundmaterial, welches den Wafer bildet. In speziellen
verfahren werden ihnen die einzelnen Schichten aufgewachsen, wobei sich
1 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.2 2 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.2 3 Vgl. ATZ – Bild: Vergleich der Effizienzen von Leuchtdioden 4 Vgl. led-info.de S.9
LED – Besser als die Glühlampe?
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die Substrate aus einer Dampfphase auf dem Wafer niederschlagen und festsetzten.5
Angeschlossen an Anode und Katode und mit der passenden Spannung versorgt, beginnt sie zu
leuchten. Der Chip hat eine quadratische Grundform, welche bei schwach leuchtenden LED gut
zu erkennen ist. Wirft man einen genauen Blick auf die Leuchten einer Computertastatur, sind
die Kanten und die oben auf dem Chip platzierte Anode leicht zu erkennen.
1.2 Funktionsweise der LED
Um zu verstehen, wie Licht überhaupt entstehen kann, müssen wir einen Blick auf das Bohrsche
Atommodell werfen. Dies besagt, dass sich Elektronen auf verschiedenen Quantenbahnen um
den Atomkern herum bewegen. Je größer dabei ihr Abstand vom Kern ist, desto höher ist ihr
Energieniveau. Fällt ein Elektron nun auf eine niedrigere Bahn, gibt es die Energiedifferenz in
Form eines Photons mit der jeweiligen Wellenlänge ab.6
Diesem Prinzip liegt die LED zu Grunde.
Bevor wir auf sie zu sprechen kommen, müssen wir uns mit der Funktion von Halbleitern und
Halbleiterdioden vertraut machen.
Halbleiter sind Kristalle aus Elementen der vierten Hauptgruppe. Ihre vier Elektronen bilden
zwei sogenannte Valenzbänder. Die Elektronen sind an die Nachbaratome gebunden und nicht
frei beweglich. Nun können die Elektronen durch Energiezufuhr in das nächst höhere Band, das
Leitungsband gehoben werden. Von dort aus sind sie frei im Kristall beweglich.7
Augenblicklich gibt es auch im Valenzband fehlende Elektronen. Es entstehen Löcher, in die
ein anderes Elektron „schlüpfen “ kann. Der Kristall leitet. Die Elektronen bewegen sich von
Loch zu Loch weiter. Legen wir von außen eine Spannung an, so werden am Pluspol Elektronen
entnommen. Die entstandenen Löcher verrücken sich bis zum Minuspol, werden dort wieder
mit Elektronen aufgefüllt, sodass sie wiederum von Pluspol angezogen werden.8 Normalerweise
sind sehr wenige Elektronen im Leitungsband vorhanden, deshalb wird der Kristall dotiert. Zu
den Standartatomen der vierten Hauptgruppe werden zusätzlich Atome der dritten und fünften
Gruppe hinzugefügt. Die einen besitzen nach dem Binden ein frei zur Verfügung stehendes
Elektron, welches sie in das Leitungsband abgeben können (n-Halbleiter). Den anderen fehlt
eines, wodurch im Valenzband positiv geladene Löcher entstehen (p-Halbleiter).9
An dem Übergang zwischen p- und n-Halbleiter diffundieren Elektronen in den p-Leiter und
fallen dort in Löcher im Valenzband. Sie werden zu gebundenen Valenzelektronen. Eine
5 Vgl. led-info.de S.8+9 6 Vgl. led-info.de S.1 7 Vgl. Dorn-Bader S.298 8 Vgl. Dorn-Bader S.298 9 Vgl. Dorn-Bader S.298/299 - Vgl. led-info.de S.7 - Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.1+2 - Vgl. Brockhaus 2003 / Dotierung
LED – Besser als die Glühlampe?
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negative und eine positive Raumladung ist das Ergebnis. Die Feldkräfte stoppen die Diffusion,
der p-n Übergang wird zu einer stromlosen Sperrschicht.10
Bei Halbleiterdioden unterscheidet man zwischen einer Durchlasspolung und einer Sperrpolung.
Letztere entsteht, wenn an den n-Halbleiter der Pluspol angelegt wird. Das vorhandene E-Feld
wird weiter verstärkt. Es versucht die fast nicht vorhandenen Elektronen im Leitungsband des p-
Halbleiters nach links zu ziehen. Dem n-Halbleiter fehlen Löcher, welche nach rechts fließen
könnten. Es entsteht zwar ein schwacher Sperrstrom, dieser dient jedoch nicht zur
Lichterzeugung.11 Bei der Durchlasspolung hingegen liegt am n-Halbleiter der Minuspol. Ein
entgegengesetztes E-Feld entsteht, welches seine Wirkung erst dann auf die Diode entfalten
kann, wenn dass durch die Diffusion entstandene E-Feld abgebaut ist. Nun fließen Elektronen
des n-Leiters in den p-Leiter, fallen dort vom Leitungsband in das Valenzband (sie
rekombinieren) und werden zum Pluspol gezogen.
Dort werden die Elektronen weggenommen, sodass neue Löcher entstehen – ein Kreislauf
entsteht.12 Durch entsprechende Elemente und genaue Dotierung lässt sich die Bandlücke
zwischen Leitungsband und Valenzband so bestimmen, dass das Elektron beim Durchfallen die
gewünschte Energie, also ein Photon mit einer bestimmten Frequenz, abgibt. Die
Lumineszenzdiode leuchtet.13
Die aktive Schicht einer jeden LED ist ein bis zu 1mm² großer Kristallchip, gewachsen auf
einem Wafer in umgedrehter Pyramidenform. Dies ist eingebettet in einen Kunststoff, welcher
zum einen als Schutz, zum anderen als Verbesserung der Abstrahlcharakteristik dient.14
10 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.4 - Vgl. Dorn-Bader S.300 - Vgl. led-info.de S.8 11 Vgl. Dorn-Bader S.300 - Vgl. led-info.de S.8 - Vgl. Brockhaus AG 2003 / Halbleiter 12 Vgl. Dorn-Bader S.301 13 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.1+2 - Vgl. led-info.de S.7 - Vgl. Brockhaus 2003 / Leuchtdiode 14 Vg. led-info.de S.7 - Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.2
LED – Besser als die Glühlampe?
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2 LED – Besser als die Glühlampe?
2.1 LED vs. Glühlampe
Dieser Teil stellt den Hauptpunkt der Jahresarbeit dar. Leider fehlen mir die nötigen Geräte,
um die möglichen Experimente angemessen durchführen zu können und um die gegebenen
Werte zu überprüfen. Deshalb teile ich diesen Bereich in Theorie und Praxis auf.
2.1.1 Theoretischer Vergleich
In diesem Fall lautet die Fragestellung: Kann die LED bereits die Glühlampe ersetzten?
Übersicht der theoretischen Werte der vier verschiedenen Lampentypen
Ultrahelle LED Hyperhelle LED Luxeon Glühlampe
Lichtfarbe 9000-10000 K 10000 K 5500 K 3000 K
Elektrische
Leistung
0.0558 W 0.101 W 5 W 100 W
Lichtstrom � 0.6685 lm 1.528 lm 87.4-105 lm 1360 lm
Lichtausbeute
lm/W
12 lm/W 14.1 lm/W 19 lm/W 13.6 lm/W
Lebensdauer 100000 h 100000 h 100000 h 1000 h
Preis 0.27 � 0.61 � 23.50 � 0.86 �
___ Gegebene Werte ___ Errechnete Werte
Verwendete Formeln: Pel = I · U � = sr · I
(Linke Formel I=Stromstärke
Rechte Formel I=Lichtstärke)
LED – Besser als die Glühlampe?
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Bei einem Abstrahlwinkel von 20°
ergibt sich: � = 0.0955 · I 15
(Lichtstärke von 7 bzw. 16cd war gegeben)
Nun wollen wir mit den Werten aus der Tabelle einige Rechnungen durchführen. Da die
Lichtausbeute zwischen Glühlampe und Ultra- bzw. Hyperheller LED nahezu gleich ist,
beschränken wir uns auf einen Vergleich zwischen Glühlampe und Luxeon.
Vergleichen wir die Preise mit Hilfe des Dreisatzes.
Bei der Lebensdauer der Glühlampe würde dies bedeuten:
1000h � 0.86�
100000h � 86�
Demnach wäre die Luxeon deutlich billiger. Werfen wir nun einen Blick auf den Lichtstrom,
müssten wir, um die Helligkeit innerhalb eines Raumes wie bei einer Glühlampe zu erhalten,
ungefähr 14 Luxeon Lampen á 5W einsetzten. Es ergibt sich:
1 Luxeon � 23.50�
14 Luxeon � 329�
Wir hätten nun zwar die gleiche Helligkeit, würden aber mit den LED bei 100000
Leuchtstunden das 3.8fache ausgeben. Als letztes müssen wir deshalb noch einen Blick auf die
Stromkosten werfen. Die Kilowattstunde kostet aufgerundet 17ct (Energie wird in den nächsten
Jahren teurer werden).
100W Glühlampe:
1h � 0.1kW
100000h � 10000kW
15 Vgl. Wikipedia / Lichtstrom
LED – Besser als die Glühlampe?
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1kWh � 0.17�
10000kWh � 1700�
14 Luxeon á 5W:
1h � 0.07kW
100000h � 7000kW
1kWh � 0.17�
7000kWh � 1190�
14 Luxeon sparen mir somit nach 100000 Leuchtstunden 510� an Stromkosten. Verrechnet mit
den Anschaffungskosten bedeutet das an Gesamtkosten:
Glühlampe: Luxeon:
86� + 1700� 329� + 1190�
= 1786� = 1519�
Mit der Luxeon würde ich somit theoretisch 267� einsparen. Gleichzeitig wäre sie
umweltfreundlicher.
Nun leuchten Lampen nicht 100000h am Stück, deshalb versuchen wir die obigen Kosten auf
ein realistisches Beispiel übertragen.
Um ein Zimmer von ca. 20m² zu beleuchten benutzt man durchschnittlich 4 Lampen á 40Watt.
Nehmen wir also an, das Zimmer soll mit 2040lm beleuchtet werden und gehen weiterhin davon
aus, das Zimmer wird im Jahresdurchschnitt 3 Stunden pro Tag beleuchtet (2h im Sommer/4h
im Winter). Wir gelangen zu einer Jahresleuchtleistung von 1095 Stunden. Angenommen die
Lampe würde 20 Jahre lang benutzt, hätten wir 21900 zu erhellende Stunden.
Es ergibt sich bei 2040lm und 21900h:
Glühlampe Luxeon
Anschaffungskosten 22 · 1.3� = 28.6� 21 · 23.5� = 493�
Betriebskosten 0.15kW · 21900h · 0.17�
=558.45�
0.105kW · 21900h · 0.17�
=390.92�
Gesamtkosten 587.05� 883.92�
LED – Besser als die Glühlampe?
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Mit der Glühlampe würde man 296.87� sparen, allerdings wäre von der Lebensdauer der
Luxeon erst 1/5 verbraucht.
Das untenstehende Diagramm zeigt, ab welcher Betriebsdauer es sich lohnt LED anzuschaffen.
Break Even - LED vs. Glühlampe
0,00 �
500,00 �
1.000,00 �
1.500,00 �
2.000,00 �
2.500,00 �
3.000,00 �
10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 95000 100000
Betriebsdauer in Stunden
Kos
ten
in E
uro
Kosten Glühlampe
Kosten Luxeon
Auswertung:
Als erstes überrascht der Punkt, dass der Wirkungsgrad lm/W der Glühbirne
vergleichbar mit den beiden 5mm LED ist. Die theoretischen Werte zeigen eindeutig,
dass kleine, billig zu kaufende LED nicht ihren Ansprüchen gerecht werden können.
Einzig und allein für eine Effektbeleuchtung können sie einen Vorteil für den Kunden
bringen, denn schaut man sich hier das Preis-leistungs- Verhältnis an, sind die LED
aufgrund ihrer geringen Leuchtkraft deutlich teurer. Die Luxeon LED schafft mit einer
erhöhten Lichtausbeute um 5.4 lm/W dabei einen deutlichen Sprung. Bei ihr hingegen
muss man ihren teuren Anschaffungspreis bedenken. Die Break Even Analyse zeigt,
dass nur bei häufiger Benutzung der Leuchte, sich eine LED lohnt. Für den
theoretischen Teil lässt sich damit der Schluss ziehen, dass die LED der Glühlampe
noch keine starke Konkurrenz macht. Ihre deutlich erhöhte Lebensdauer und ihr
niedriger Stromverbrauch rechnen sich erst nach 7 Jahren durchgehendem Leuchten.
Der Preis ist zu teuer. Überlegt man sich, wie selten man eine Glühlampe wechseln
muss, mag das auch schon nach 1000 Stunden sein, stellen die massiven Kosten der
LED ein großes Hindernis dar. Die LED ist im kommen und hat umwelttechnisch
betrachtet einige Vorteile, doch um die Glühlampe abzulösen, reicht es noch nicht ganz.
LED – Besser als die Glühlampe?
11
2.1.2 Praktisches Experiment
Aufgrund fehlender Geräte geht es hierbei darum, die theoretisch vorgegebenen Unterschiede
zu überprüfen.
Sind die Werte messtechnisch nachzuvollziehen? Welche Besonderheiten sind erkennbar?
Geräte:
Transformator 3-9V, Transformator 12V, 5W Luxeon LED, 5mm/7cd LED, 5mm/16cd LED,
Kühler, LEGO Bausteine als Stativ, Solarzelle mit 10cm² Oberfläche, Universalmessgerät
Aufbau:
Die drei LED sind auf einer Holzplatte befestigt. Sie werden nacheinander ober- bzw. unterhalb
ihrer Nennspannung betrieben. Die Solarzelle ist an das Messgerät angeschlossen und wird
durch die LEGO Bausteine direkt über je einer LED im Abstand von 2 cm fixiert. Während der
gesamten Versuchsphase läuft ein 12V PC-Kühler, um die LED vor Überhitzung zu schützen.
Das Experiment wird in einem völlig abgedunkelten Raum durchgeführt.
LED – Besser als die Glühlampe?
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Durchführung:
Die LED werden nacheinander je unter- bzw. oberhalb ihrer Nennspannung betrieben. Nach
10/30/60 Sekunden wird die erzeugte Spannung der Solarzelle gemessen.
Beobachtungen:
Nennspannungen der LED:
Luxeon 6.84V maximal 8.31V
5mm/7cd 3V maximal 3.1V
5mm/16cd 3.6V
Unterhalb der Nennspannung:
Luxeon – 6V Glühlampe– 220V 7cd LED – 3V 16cd LED – 3V
10s 0.23V 0.34V 0.0035V 0.003V
30s 0.23V 0.34V 0.0035V 0.003V
60s 0.24V 0.34V 0.0035V 0.003V
Oberhalb der Nennspannung:
Luxeon – 7.5V -------------------- 7cd LED – 4.5V 16cd LED– 4.5V
10s 0.29V 0.009V 0.016V
30s 0.29V 0.006V 0.014V
60s 0.29V 0.004V 0.011V
Die 5mm/7cd LED leuchtete bei einer Spannung von 4.5V
deutlich grün. Bei dem Versuch sie mit 6V zu betreiben
flackerte sie kurz auf, bevor ihr Licht erlosch.
Die 5mm/16cd LED leuchtete erst bei einer Spannung von
6V grün. Nachdem ich sie mit 7.5V betrieben habe, war
auch ihr Leuchten schnell vorbei.
Auswertung:
Vergleicht man die theoretischen Ergebnisse mit den
Praktischen, ist ein deutlicher Unterschied erkennbar.
LED – Besser als die Glühlampe?
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Gerade bei der viel heller strahlenden Glühlampe sind die Ergebnisse der Solarzelle sehr gering.
Als Erklärung hierfür muss man sagen, dass die Solarzelle nicht über 0.5V erzeugen kann und
daher kein objektiv standhaftes Ergebnis liefert. Trotzdem ist Unterhalb der Nennspannung zu
erkennen, dass sich die Werte der Glühlampe und der Luxeon deutlich von denen der 5mm LED
unterscheiden. Das die eigentlich dunkler leuchtende 7cd LED mehr Spannung erzeugt als die
16cd LED liegt daran, weil die eingehende Spannung viel näher an ihrem Nennwert liegt. Die
16cd LED bräuchte 3.6V, um ihre volle Leuchtkraft zu entfalten.
Da ich die Glühlampe direkt an die Steckdose angeschlossen habe, konnte ich sie nicht bei
höherer Spannung leuchten lassen. Theoretischerweise würde sie heller leuchten, aber deutlich
an Lebensdauer einbüßen.16 Bei der Luxeon war eine Spannung von 7.5V innerhalb ihrer
vorgegebenen Grenzen. Ehrlich gesagt war es mit zu risikoreich sie mit höherer Spannung zu
betreiben, denn 23.50� für diese Lampe ist extrem teuer. Nach dem Gesamtexperiment betrieb
ich sie kurz mit 9V, konnte aber keine sichtbare Erhellung feststellen. Interessant waren die
Beobachtungen der 5mm LED. Die 7cd LED leuchtete aufgrund der erhöhten Spannung bei
4.5V deutlich grün und ihre Helligkeit nahm konstant ab. Die entstehende Hitze konnte nicht
ausreichend abgeleitet werden, sodass ihr Wirkungsgrad abnahm. Bei einer Spannung von 6V
hörte sie augenblicklich auf zu leuchten. Auch bei der 16cd LED nahm die gemessene
Spannung deutlich ab, wobei sie erst bei 6V grünlich leuchtete und bei 7.5V kaputt ging. Die
gemessenen Werte zeigen, dass das Thermomanagement einen wichtigen Punkt bei der
Dauernutzung von LED darstellt.
Auf die Unterschiede in den gemessenen Spannungen möchte ich hierbei nicht weiter eingehen,
da die Solarzelle nur einen groben Blick auch den Lichtstrom der LED werfen kann.
2.2 Energiebetrachtung
2.2.1 Energiebetrachtung LED
Die Energiebetrachtung bei den LED, kann als Anhang zur Funktionsweise der LED betrachtet
werden.
Was passiert mit der eingehenden Energie und wie wird sie in Licht umgesetzt?
Die LED ist ein Elektrolumineszenzstrahler. Das bedeutet, Atome nehmen Energie auf und
kehren durch Photonenemission in ihren Grundzustand zurück. Man kann es als kaltes Licht
bezeichnen, da zur Photonenabgabe keine bestimmte Temperatur benötigt wird. Die angelegte
Spannung lässt die wandernden Elektronen rekombinieren, wobei sich die entstehende
16 Vgl. Osram Lichtprogramm 2004/2005 / Informationen Glühlampe
LED – Besser als die Glühlampe?
14
Leuchtdichte proportional zum Durchlassstrom verhält.17 Energie wird bei dem Fall der
Elektronen vom Leitungsband zum Valenzband in Form von Photonen freigesetzt. Der
Bandabstand bestimmt die Wellenlänge der Photonen. Daher sind keine Farbfilter nötig, sodass
kein Energieverlust stattfindet.18 Der Wirkungsgrad der LED ergibt sich jedoch nicht nur aus
dem Vergleich zwischen eingehender elektrischer Leistung und abgestrahlter Leistung. Viel
mehr definiert er sich über das Verhältnis des wahrgenommenen Lichts zur aufgenommenen
Energie (lm/W).19 Dazu ist es wichtig, dass die Photonen uneingeschränkt aus dem Halbleiter
austreten können. Dieser muss dünn und transparent sein, um die Photonenabsorption sehr
gering zu halten. Bei niedrigen Betriebsspannungen entsteht kaum Wärme, sodass eine 5 Watt
LED einen Wirkungsgrad von 51 lm/W erreichen kann.
2.2.2 Energiebetrachtung Glühlampe
Die Glühlampe ist ein Temperaturstrahler. Ihre elektromagnetische Strahlung stammt
ausschließlich aus der Wärme des erhitzten Materials. Elektrischer Strom erhitzt den
elektrischen Leiter und regt diesen zum Leuchten an. Diese elektrische Leistung wird in Form
von magnetischer Strahlung im Infrarot- sowie auch Lichtbereich abgegeben.20 Je höher die
Temperatur ist, desto kurzwelliger ist das abgegebene Licht. Normales Tageslicht hat eine
Farbtemperatur von 6200K. Wolfram ein Standartmetall für Glühlampen schmilzt allerdings
17 Vgl. led-info.de S.10 18 Farbfilter absorbieren ein Teil des abgegebenen Lichts. Dieses Licht wird in Wärme umgesetzt und dient nicht zur Beleuchtung. 19 Vgl. led-info.de S.10+11 20 Vgl. Brockhaus 2003 / Glühlampe - Vgl. . Osram Lichtprogramm 2004/2005 / Informationen Glühlampe - Vgl. led-info.de S.5
LED – Besser als die Glühlampe?
15
schon bei 3653K. Daraus erklärt sich, warum Glühlampen gelb-rotes Licht aussenden. Der
Draht hält Temperaturen über 3000K nicht aus.
Ihre Lichtausbeute beträgt ungefähr 15 lm/W, wobei dies nur 5 bis 15 Prozent der eingesetzten
Energie entspricht.21 Der Hauptteil der Strahlung wird im Infrarotbereich wiedergegeben und
macht sich daher als Wärme bemerkbar. Selbst in der chemisch inaktiven Gasatmosphäre
verdampft ein Teil des Wolframs aufgrund der hohen Temperaturen. Eine Glühlampe hält
ungefähr 1000 Stunden.
Halogenlampen benutzen das gleiche Funktionsprinzip, unterscheiden sich
jedoch darin, dass in ihrem inneren ein Gas enthalten ist, welches das
verdampfen des Drahtes verhindert. Dadurch wird ihre Lebensdauer auf bis
zu 4000 Stunden verlängert und gleichzeitig kann das Wolfram stärker
erhitzt werden. Das führt zu einer Lichtausbeute von bis zu 28 lm/W.22
2.2.3 Warum ist der Wirkungsgrad bei LED besser?
Durch unsere Energiebetrachtung haben wir festgestellt, dass sich die Funktionsweisen beider
Lampenarten komplett unterscheiden. Unabhängig von der Farbe geschieht bei der LED nichts
anderes als das hochheben und fallen lassen von Elektronen, sodass die entsprechende
Energiedifferenz als Photon aus dem Kristall austritt. Das Licht wird direkt aus der gegebenen
Energie gewonnen. Nicht so bei der Glühlampe. Der Strom trifft auf einen hohen Widerstand
und erhitzt dadurch die Atome. Der Draht beginnt zu glühen und gibt Photonen in einer warmen
gelblichen Farbe ab. Das Licht entsteht nicht direkt, sondern indirekt über die Erhitzung der
Atome. Würde die abgegebene elektromagnetische Strahlung nur im Spektrum des sichtbaren
Lichts schwingen, hätten wir eine hohe Effizienz. Leider befinden sich über 85 Prozent der
Wellen im Infrarotbereich. Da es bei einer Glühlampe nicht primär um die Erzeugung von
Wärme geht, bedeutet dies einen hohen Energieverlust.
Bei niedriger Spannung entsteht im LED
Chip kaum Wärme.
Wünscht man sich hingegen einen höheren
Lichtstrom, entsteht auch dort durch den
stärkeren Strom Hitze, die Effizienz und
damit die Lichtausbeute sinkt und kann
21 Vgl. Brockhaus 2003 / Glühlampe 22 Vgl. Osram Lichtprogramm 2004/2005 / Informationen Glüh- bzw. Halogenlampe
LED – Besser als die Glühlampe?
16
schlimmstenfalls zur Zerstörung der LED führen.23
Werfen wir einen Blick auf die gewünscht Farbe des Lichts. Bei Glühlampen wird eine Färbung
erreicht, indem ich einen Farbfilter benutze. Bestimmte Wellenlängen werden absorbiert, sodass
nur die gewünschte Strahlung nach außen dringt. Zuerst produziere ich also nahezu weißes
Licht, um später einen Teil des produzierten wegzunehmen. Die Lichtausbeute sinkt gewaltig.
Nicht so bei der LED. Sie erzeugt schmalbandige Strahlung, also genau die gewollte
Wellenlänge.24 Es geht damit keine Energie durch den Filter verloren. Das Halbleitermaterial
und die Bandlücke bestimmen die Farbe. Nicht für jede Farbe gibt es eine passende chemische
Verbindung. Sollen Mischfarben bzw. Weiß geschaffen werden, müssen zusätzlich Leuchtstoffe
auf den Chip aufgetragen werden.25 Dies verringert die Lichtausbeute im Gegensatz zu den
Glühlampen jedoch nur sehr gering.
Erweitert betrachtet, lässt sich unter dem Begriff Wirkungsgrad auch die Lebensdauer beider
Lichtsysteme betrachten.
Setzt man die LED keiner zu großen Hitze aus, leuchtet sie bis zu 100000 Stunden. Somit
gewährleistet sie mehr als 11 Jahre Dauerbetrieb. Diese lange Lebensdauer ergibt sich, da das
Kristallgitter keinen Abnutzungserscheinungen ausgesetzt ist.
Im extremen Gegensatz dazu strahlt eine Glühlampe gerade einmal 1000 Stunden. Der
Glühfaden ist enormen Temperaturschwankungen ausgesetzt, sodass ständig Atome an ihm
verloren gehen und sich am Glaskolben niederschlagen.
2.3 Ein Problem, kein Problem?
2.3.1 LED mit weißem Licht
Seit Beginn der LED Forschung in den sechziger Jahren,
versuchten die Wissenschaftler weiße LED herzustellen. Nur
dadurch konnte sich die Möglichkeit ergeben, die Glüh- und
Halogenlampen langfristig abzulösen und an ihre Stelle die LED
treten zu lassen. Das Problem bestand darin, dass LED Chips
immer nur eine bestimmte Farbe aufgrund ihrer chemischen
Zusammensetzung emittierten, Weißes Licht jedoch nur durch eine
Kombination verschiedener Farben erzeugt werden kann. Erst im
Jahr 1995 schaffte es die japanische Firma Nichia Weiß zu erzeugen. Ab 1997 erfolgte die
Serienproduktion, wobei in den kommenden Jahren weitere namhafte Hersteller hinzukamen.26
23 Vgl. led-info.de S10+11 24 Vgl. led-info.de S.7 25 Vgl. led-info.de S.12 26 Vgl. led-info.de S.14
LED – Besser als die Glühlampe?
17
Es gibt zwei Wege es zu erzeugen. Beide beruhen auf dem Prinzip
der additiven Farbmischung.
Für den ersten Fall werden drei LED in den Farben rot, grün und
blau benötigt. Werden diese Farben nun übereinander gelegt, ergeben sie weißes Licht. Es ist
jedoch problematisch, die drei Dioden in dem genau passenden Verhältnis miteinander zu
mischen. Hierfür werden teure Steuerungsgeräte gebraucht. Sogenannte RGB- (rot-grün-blau)
oder Multi-LED kombinieren diese Farben in einer Leuchtdiode.27 Durch unterschiedliche
Ansteuerung können somit viele Farbtöne erzeugt werden, darunter auch weiß. Ihre
Lichtausbeute liegt bei ungefähr 18 lm/W.28 Die von Nichia entwickelten weißen LED kommen
mit einem im Blau- bzw. UV-Bereich emittierenden Kristall aus. Dieses Licht trifft auf
Phosphor, ein Lumineszenzfarbstoff, welcher durch die kurzwelligen Photonen des Chips
angeregt wird und gelbes Licht erzeugt. Da das blaue Licht nicht komplett umgewandelt wird,
ergibt es in Kombination mit dem gelben Licht Weiß.29 Die additive
Farbmischung kann so gewählt werden, dass warmes (in das gelbe
Spektrum verschoben), oder kaltes (in das blaue Spektrum
verschoben) Licht erzeugt werden kann.
Bei der Herstellung dieser LED wird das Phosphor entweder auf den
Reflektor gegeben, oder direkt über den Chip gegossen.30 Die
Lichtfarbe ist, je nachdem wie die blau-gelb Abstimmung gewählt
wurde, frei Abstimmbar und ähnelt beispielsweise bei Autoscheinwerfern mit 5500 Kelvin sehr
der Lichtfarbe der Sonne mit 6000 Kelvin. Diese LED ermöglichen eine Lichtausbeute von ca.
40 lm/W, wobei der Wirkungsgrad noch stark ausbaufähig ist.31
2.3.2 Hochleistungs- LED
Das größte Problem für den weitreichenden Gebrauch von LED stellte lange Zeit ihr geringer
Lichtstrom dar. Dies beschränkte ihren Einsatz auf reine Effekt- und Designbeleuchtung. Im
letzten Jahrzehnt gelang es der Forschung dieses Defizit zu vermindern und somit LED für den
alltäglichen Einsatz zu kreieren.
Im Gegensatz zu Temperaturstrahlern, deren Effizienz mit zunehmender Wärme steigt, führt
übermäßige Hitze bei LED zu einem geringeren Wirkungsgrad.32 Oberhalb einer gewissen
27 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.2 28 Vgl. led-info.de S.13 29 Vgl. led-info.de S.14 - Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.3 30 Vgl. led-info.de S.13+14 seitlich 31 Vgl. Hella aktuell S.6 32 Vgl. led-info.de S.10+11
LED – Besser als die Glühlampe?
18
Temperatur wird das Kristallgitter des Halbleiters zerstört, aber auch gering unterhalb dieser
Temperatur sinkt ihre Lebensdauer erheblich. Um in den Bereich des Lichtstroms von
Glühlampen zu gelangen, ist es notwendig LED mit höherem Strom zu betreiben. Ein
wirkungsvolles Thermomanagement ist für den Dauerbetrieb notwendig, denn höherer Strom
bedeutet gleichzeitig mehr Wärme. Durch mehr Wärme steigt die Leitfähigkeit des Halbleiters,
womit zusätzlich Hitze entsteht.33 Nur bei einer angemessenen Kühlung durch wärmeableitende
Bleche auf der Rückseite der LED und zusätzliche Kühlkörper, kann eine Überhitzung
verhindert werden. Diese zusätzlichen Vorkehrungen, lassen die kleinen LED in beträchtlichem
Maße „wachsen“, womit sie an Attraktivität verlieren.
Je kälter die Umgebungstemperatur ist, desto effizienter arbeitet die
LED.34 Dieser einfache Grundsatz lässt sich auf die Eigenschaften
von Stoffen zurückführen. Je kälter das Kristallgitter, also auch wie
fester und starrer die Atome in ihrer Position, desto besser
funktioniert das Prinzip der Rekombination in der LED.
3 Anwendungen und Zukunftstrends
3.1 LED heute im Alltag
Wenn auch noch nicht sehr oft, so ist das Wort LED in den letzten Jahren mit zunehmender
Tendenz zu vernehmen. Mittlerweile hat die Entwicklung einen Stand erreicht, der diese
neuartige Lampenart immer mehr in den Vordergrund rückt. Abgesehen von dem niedrigeren
Stromverbrauch gegenüber normalen Glüh- und Halogenlampen, bietet die LED einige weitere
Vorteile, welche sich die Industrie zu nutze macht. Überall finden sich kleine Kontrolllampen.
Tastatur, Bildschirm, Rechner, Fernseher und Handy sind nur einige Beispiele eines großen
Spektrums an Möglichkeiten. Auch in der Auto- und Verkehrstechnik erobern die LED derzeit
den Markt. Die lange Lebensdauer vermindert gefährliche Defekte in Ampelanlagen und
Rückleuchten. Bei Bremsleuchten bieten LED den klaren Vorteil eines kurzen
Ansprechverhaltens und eine daraus resultierende verstärkte Wahrnehmung durch andere
Verkehrsteilnehmer.35 Im Gegensatz zu Glühlampen, in denen der Wolframfaden einen kurzen
Moment zum Erhitzen benötigt, entfaltet die LED sofort ihre gesamte Wirkung. Abgesehen von
dieser zusätzlich gewonnen Sicherheit, bietet die LED in den Bereichen der Innenausstattung
und des Designs derzeit ihre größten Potenziale.
33 Vgl. led-info.de S.10 34 Vgl. led-info.de S.11 35 Vgl. Hella aktuell S.23
LED – Besser als die Glühlampe?
19
Viele Kaufhäuser nutzen RGB-LED(rot, grün, blau), um beim Einkauf eine besonders stilvolle
Atmosphäre zu bieten. Ständige, jedoch bedächtige Farbwechsel schaffen ein positives
Grundgefühl, welches die Psyche nachhaltig beim Einkauf beeinflusst, doch dies gehört zu
einem psychologisch, künstlerischen Thema.
Des Weiteren gibt es seit geraumer Zeit die ersten häuslichen Anwendungen für LED. Wie
schon in Punkt 2.1.4 beschrieben, wird hierbei hauptsächlich auf Masse statt Leistung gesetzt,
sodass das hervorgebrachte Licht nicht für eine Standartbeleuchtung ausreicht. Mit höherer
Leistung würde zu viel Wärme entstehen. Die Hersteller der LED entwickeln daher jährlich
neue Thermomanagementkonzepte, um dieses Problem zu lösen. Abgesehen davon, bieten
kleine schwache und daher kalte LED den Vorteil, keine Objekte, gerade in Galerien und
Museen, durch Wärmestrahlung zu schädigen.36
Ich meine, dass wir jetzt zu Beginn des 21. Jahrhunderts an einem Scheitelpunkt für die LED
stehen. Fünfzig Jahre intensive Forschung haben das Ziel hervorgebracht, auf lange Sicht die
Glühlampe abzulösen. Bisher ist es noch nicht so weit für diesen gewaltigen Umschwung, doch
der Markt für LED beginnt sich zu öffnen. Was er dabei wohl für die Zukunft bereithält? Dieser
Frage gehen wir in dem nächsten Punkt nach.
3.2 Die Zukunft der LED
36 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.3
LED – Besser als die Glühlampe?
20
Während LED in unserem heutigen Alltag nur eine geringe Rolle spielen, wollen wir einen Blick
in die Zukunft wagen. Welche Möglichkeiten stehen den LED offen?
Der Weltmarkt für LED liegt bei ungefähr zwölf Milliarden US-Dollar.37 Führende
Unternehmen in der Lichttechnik investieren daher viel Geld in weitere Forschung, sodass
weitere Entwicklungsschritte zu erwarten sind. In den Bereichen zwischen 590nm und 530nm,
also zwischen gelb und grün, fehlen noch immer effektive Halbleiterverbindungen und auch das
Thema Thermomanagement ist Grundlage intensiver Forschung.38 Neue Bauformen sollen es in
Zukunft ermöglichen, die LED mit höherer Spannung betreiben zu können. Damit würde der
Strahlungsfluss gesteigert – Anwendungen im häuslichen Bereich wären denkbar. Bei der Chip-
on-Board Technik soll der LED Chip direkt auf das Trägermaterial gebracht werden, um den
Wärmewiderstand jedes zusätzlichen Materials zu verhindern.39
Wäre dieses wichtige Ziel erreicht, könnte die LED aus den Nischenmärkten hervortreten.
Dessen ungeachtet ist ihr Wirkungsgrad noch stark steigerungsfähig. Führende Wissenschaftler
erwarten deshalb, dass sie die 90 lm/W Grenze des Xenonlichts in wenigen Jahren erreichen
wird.40 Spätestens dann wäre sie bestens für die Hauptlichtfunktionen im Auto geeignet. Die
Zulassung für den Verkehr wird für 2008 erwartet.41 Bei einem Einsparpotenzial von ca.
37 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.3 38 Vgl. led-info.de S.12 39 Vgl. led-info.de S.10 - Vgl. ATZ S.3 40 Vgl. Hella aktuell S.6 41 Vgl. Hella aktuell S.6
LED – Besser als die Glühlampe?
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90 Watt pro Auto und einer durch die erhöhte Lichttemperatur hervorgerufene gesteigerte
Aufmerksamkeit gerade nachts, zeigen sich viele positive Effekte, die für die Benutzung von
LED sprechen.42 43 Durch den Wegfall zusätzlicher Filter werden sie weiterhin für Fotografen
sehr interessant und auch in der Medizin kann die präzise Wellenlänge des Lichts helfen,
Krebspatienten zu heilen.44 Die ersten Hochleistungsleuchtdioden werden im Internet schon mit
Halogenlampenfassungen verkauft. Der Übergang zur Raumbeleuchtung hat somit bereits
stattgefunden. Der alleinige Einsatz für Design- und Effektbeleuchtung ist damit gebrochen.
Die großen Energieeinsparpotenziale der LED schützen aktiv die Umwelt und die hohen
Anschaffungskosten rechnen sich, wenn man bedenkt, welche Lebensdauer eine LED vorweist.
Wie überall ist das Ende der Fahnenstange durch die LED in der Lichttechnik jedoch nicht
erreicht. Die nächste Generation ist die OLED. Lumineszenz aus organischem Material. Früher
oder später wird auch darüber eine Jahresarbeit zu lesen sein.
42 Vgl. hella.com 43 Vgl. Hella aktuell S.6 44 Vgl. Spektrum der Wissenschaft S.3
LED – Besser als die Glühlampe?
22
Nachwort
Nachdem nun der größte Teil der Jahresarbeit geschafft ist, wird es nun Zeit ein kleines
Resümee über die gesamte investierte Arbeit und über den Vergleich zwischen LED und
Glühlampe zu ziehen.
Müsste ich noch eine weitere Jahresarbeit schreiben, würde ich vor Beginn darauf achten, ob
genügend literarische Quellen zur Verfügung stehen. Im Nachhinein betrachtet haben meine
vorhandenen Texte zwar ausgereicht, allerdings hatte ich während der Arbeitsphase ständig das
Gefühl, zu wenige Informationen zu haben. Jeder weiß heutzutage was eine LED ist, von
überall hört man, welche beachtlichen Schritte in diesem Forschungsbereich erreicht werden,
doch nirgendwo gibt es vernünftige und vor allen Dingen aktuelle Literatur. Die Physik-
Fakultäten vieler angeschriebener Universitäten lassen noch heute auf eine Antwort warten.
Dementsprechend bin ich sehr froh, dass ich aus allen wichtigen Bereichen, je eine verlässliche
Quelle zur Verfügung hatte. (Enzyklopädie, Projektmappe der Wirtschaft, Zeitungsartikel und
eine Internet Seite). Dort habe ich alle wichtigen Informationen vorgefunden, wobei deren
Betrachtungsweise zu der LED sich von meiner, nach den Ergebnissen der Experimente,
unterscheidet. Ich stimme mit ihnen überein, dass die LED auf lange Sicht gesehen die
Glühlampe verdrängen wird, aber ich bin der Meinung, dass dies noch einige Jahre dauert. Die
Tabellen zeigen deutlich die Vorteile der LED, doch realistisch betrachtet benötigt kein
normaler Haushalt Lampen, welche 100000 Stunden leuchten. Stellt man dies erst einmal fest,
gelangt man schnell zu dem Punkt auf den Preis für LED zu gucken. Der ist mittlerweile zwar
schon gesunken, aber noch immer viel zu teuer. Möchte man speziell auf Umweltschutz achten,
lassen sich LED, welche anstelle von Glühlampen eingesetzt werden können, bereits finden.
Meine eingangs erwähnte Umstellung von der Kutsche auf das Auto – von der Glühlampe zur
LED, würde ich nun nicht mehr unterstützen. Die Möglichkeiten der LED im Vergleich zur
Glühlampe sind zwar gewaltig, doch der Markt der Halogen-, Leuchtstoff- und
Energiesparlampen ist nicht zu unterschätzen. Diese drei genannten Lampentypen sind in
meiner Jahresarbeit aus zwei Gründen nicht vorgekommen: Erstens hätte es den Umfang der
Arbeit deutlich überschritten und zweitens ist der Vergleich dieser Lampen mit der LED um ein
vielfaches schwieriger, da ich denke, dass sich die technischen Werte nicht sonderlich
unterschieden hätten. Glühlampe und LED basieren auf derart verschiedenen Funktionsweisen,
dass eine Gegenüberstellung interessanter erscheint.
Alles in allem hat die Jahresarbeit viel Mühe gekostet, gleichzeitig aber auch viel Spaß bereitet.
Ich hoffe, dass lesen hat ihnen Freude bereitet und ihnen gezeigt, was die Zukunft
möglicherweise für uns bereit hält.
LED – Besser als die Glühlampe?
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Glossar
Weißes Licht: Weiß ist eine Überlagerung aller Wellenlängen der sichtbaren Strahlung.45 Durch
additive Farbmischung kann weiß auch aus blau und gelb gewonnen werden.
Additive Farbmischung: Mehrere Strahlungen lagern sich übereinander und werden gleichzeitig
wahrgenommen. Dadurch kann eine „neue“ Farbe entstehen. (Rot+Grün+Blau=Weiß)46
Lichtstrom: (Einheit: Lumen - lm) Der Lichtstrom bezeichnet die in den Raum ausgestrahlte
Energie einer Lichtquelle. Die Helleempfindlichkeit des menschlichen Auges gibt den Maßstab
des Strahlungsflusses.47
Temperaturstrahler: „Strahlungsquelle, bei der die Energie der erzeugten elektromagnetischen
Strahlung (Temperaturstrahlung) ausschließlich aus der Wärme des Körpers stammt und daher
von der Temperatur abhängig ist. Beispiele für Temperaturstrahler sind glühende Festkörper wie
der glühende Metallfaden in einer Glühlampe; der ideale Temperaturstrahler ist der schwarze
Körper.“
(c) Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2003
„Farbtemperatur, der in Kelvin (K) angegebene Farbton einer bestimmten, temperaturabhängig
strahlenden Klasse von Lichtquellen, sog. schwarzen Körpern. Im RGB-Farbmodell entspricht
die Farbtemperatur jeweils unterschiedlichen Intensitäten der drei Grundfarben Rot, Grün und
Blau. Die Farbtemperatur steigt dabei von Rot (unter 1000 K) über Grün (ca. 7000-8000 K) bis
Blau (ca. 10 000-15 000 K). Computermonitore sind meist auf genormte Farbtemperaturen von
5000-6000 Kelvin eingestellt, was in etwa dem Sonnenlicht entspricht. Die Kelvin-
Temperaturskala beginnt am sog. absoluten Nullpunkt, bei -273,15 °C. Umrechnungsbeispiele:
100 °C = 373,15 K, 5000 K = 4726,85 °C.“
(c) Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2003
Rekombination: „[lateinisch], Physik: die Vereinigung von (zuvor getrennten) Teilchen
mit entgegengesetzter Ladung, die unter Energiefreisetzung zum Verschwinden freier
Ladungsträger führt, z.B. die Rekombination von Ionen und Elektronen in ionisierten
Gasen oder von Anionen und Kationen in Elektrolyten; speziell die Rekombination von
Leitungselektronen und Defektelektronen in Halbleitern.“
(c) Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2003
45 Vgl. Brockhaus 2003 / weißes Licht 46 Vgl. led-info.de 47 Vgl. Brockhaus 2003 / Lichtstrom
LED – Besser als die Glühlampe?
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Literaturverzeichnis
Bücher, Enzyklopädien, Werbebroschüren und Zeitungsberichte:
1. ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift, 09.03
2. Brockhaus 2003 - © Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, 2003
3. Dorn-Bader – Dorn-Bader Physikbuch 12/13 herausgegeben von Professor Dr. Franz
Bader / © 2000 Schroedel Verlag Hannover / gedruckt 2005
4. Hella – Technische Information Licht-Scheinwerfer / Hella KGaA Hueck & Co.
5. Hella aktuell – Zeitschrift der in Punkt 4 genannten Firma
6. Spektrum der Wissenschaft – Bye. bye, Glühbirne aus Spektrum der Wissenschaft
Nov.2001 / S.78
CD-Rom und Internet:
1. Hella.com – http://www.hella.com/produktion/Intranet/gl-
adol/Scheinwerfer_Knowhow/... vom 05.01.2006
2. led-info.de – http://www.led-info.de von Hauke Haller / Stand Nov.2003
vom 01.12.2005
3. Osram Lichtprogramm 2004/2005 – Osram Lichtprogramm 2004/2005 CD-Rom von
Osram GmbH München
4. Wikipedia / Lichtstärke – Freie Enzyklopädie Wikipedia
http://de.wikipedia.org/Wiki/Lichtst%C3%A4rke_%28Photometrie%29 vom April
2006
Erklärung
Ich versichere hiermit, dass ich diese Facharbeit selbstständig verfasst, keine anderen als die
angegebenen Hilfsmittel verwendet habe und dass sämtliche Stellen, die benutzten Werken im
Wortlaut oder dem Sinne nach entnommen worden sind, mit Quellenangaben kenntlich gemacht
wurden. Diese Versicherung gilt auch für Zeichnungen, Skizzen und bildliche Darstellungen.
Heli, den 05.05.2006
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