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Technische Information — Lichttechnik LED-Technologie: Funktionsweise, Lichttechnik und EffizienzDie Leuchtdiode (LED) hat klassische Leuchtmittel weitgehend abgelöst — bei deutlich geringerem Energieverbrauch und langer Lebensdauer. Dieser Beitrag erklärt das Halbleiterprinzip, die wichtigsten lichttechnischen Größen und die Sockel-Kompatibilität. |
Was ist eine LED?
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Eine LED (Light Emitting Diode, Leuchtdiode) ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement aus der Klasse der Dioden. Sie besitzt einen p-n-Übergang und strahlt beim Stromdurchfluss in Durchlassrichtung Licht einer bestimmten Wellenlänge ab — abhängig vom verwendeten Halbleitermaterial. Den ersten Vortrag zur Stromleitung durch Kristalle hielt Ferdinand Braun bereits 1876: Er presste eine Metallspitze auf einen Schwefelkristall, der den Strom in einer Richtung gut, in der anderen schlecht leitete. Dieser Gleichrichteffekt passte nicht in die damals bekannten Gesetze — es dauerte fast 60 Jahre, bis er physikalisch erklärt werden konnte. |
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Wie funktioniert eine LED?
Ausgangspunkt ist ein reiner Halbleiterkristall mit gleich vielen freien Elektronen wie Elektronenlöchern. Durch gezieltes Dotieren (Einbau von Fremdatomen) erhöht man die Zahl der freien Ladungsträger:
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n-Leiter (Elektronenüberschuss) Einbau 5-wertiger Fremdatome (Donatoren, z. B. Phosphor) — sie geben ein zusätzliches Elektron ab. |
p-Leiter (Elektronenmangel) Einbau 3-wertiger Fremdatome (Akzeptoren, z. B. Bor) — es entstehen Elektronenlöcher. |
Werden n- und p-Schicht verbunden und eine Spannung in Durchlassrichtung angelegt, wandern Elektronen durch den p-n-Übergang und rekombinieren mit den Löchern. Die dabei frei werdende Energie wird als Licht abgestrahlt. (Hinweis: In der früheren Fassung dieser Seite waren n- und p-Leiter vertauscht — oben korrigiert: 5-wertige Donatoren ergeben den n-Leiter.)
LED im Vergleich: Lumen statt Watt
Nicht die Leistungsaufnahme (Watt), sondern der Lichtstrom (Lumen) beschreibt die Helligkeit. Die folgenden Richtwerte gelten für hochwertige LED — bei Qualität und Herkunft gibt es deutliche Unterschiede:
| Glühlampe | Lichtmenge | LED |
|---|---|---|
| 15 W | ca. 100 Lumen | 1–2 W |
| 25 W | ca. 200 Lumen | 3–4 W |
| 40 W | ca. 400 Lumen | 5–6 W |
| 60 W | ca. 700 Lumen | 7–8 W |
| 75 W | ca. 900 Lumen | 9–10 W |
| 100 W | ca. 1400 Lumen | 11–13 W |
Lichttechnische Größen im Überblick
| Lichtstrom — Lumen [lm] | Gesamte von einer Lichtquelle abgestrahlte Lichtleistung. |
| Lichtstärke — Candela [cd] | In einen bestimmten Raumwinkel abgestrahlter Lichtstrom. |
| Beleuchtungsstärke — Lux [lx] | Auf eine Fläche auftreffendes Licht. |
| Lichtfarbe — Kelvin [K] | Farbtemperatur: niedriger Wert = warm, hoher Wert = kühl. |
| Energieeffizienz | Seit 2021 neue EU-Skala A–G (löst die frühere Skala A++ bis E ab). |
| Schaltfestigkeit | Anzahl der Schaltzyklen, die ein Leuchtmittel verträgt. |
| Startverhalten | Zeit bis zum Erreichen der vollen Lichtstärke (bei LED quasi sofort). |
 Lichtstrom in Lumen |
 Lichtstärke in Candela |
Die richtige Lichtfarbe (Farbtemperatur)
Die Lichtfarbe wird in Kelvin angegeben — je niedriger der Wert, desto wärmer das Licht:
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Warmweiß — 1500–3000 K Wohn- und Aufenthaltsbereiche, gemütliche Atmosphäre. |
Neutralweiß — 3000–5000 K Büros und Arbeitsumgebungen, sachliche Ausleuchtung. |
Tageslichtweiß — ab 5000 K Fabrik- und Hallenbeleuchtung, hohe Konzentration. |
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Sockel-Kompatibilität
Viele LED-Leuchtmittel sind als Retrofit mit gängigen Fassungen erhältlich: E27 (Standardfassung für 230-V-Glühlampen) und E14 (früher Standard bis 40 W). Passt die Fassung nicht, lässt sich oft ein Sockel-Adapter einsetzen (z. B. G24 → E27). Beim Umstieg von Glühlampen auf LED empfiehlt sich für vergleichbar warmes Licht eine 2700-K-Version.
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