HighDi beleuchtet – Der Aufbau einer LED

Aufbau einer LED

Den Aufbau einer bedrahteten LED ist im Bild dargestellt. Das Halbleiter-Bauelement (z. B. Silizium) wird auf den Boden einer kegelförmigen Vertiefung aufgelötet.
 aufbau_led Die Innenseite der Vertiefung dient gleichzeitig als Reflektor bei Stromfluss. Für den elektrischen Anschluss wird verzinnter Stahl verwendet, wobei das längere Beinchen der LED den PLUS-Pol (Anode) und das kürzere Beinchen der LED den MINUS-Pol (Kathode) darstellt. Der Reflektor mit dem Halbleiter-Bauelement ist durch die Lötstelle mit der Kathode verbunden.
Durch einen dünnen Anschlussdraht (Bonddraht) ist die Oberseite des Halbleiter-Bauelements mit der Anode verbunden. Um alle Bauteile zu fixieren ist eine LED mit einer Kunststofflinse umgeben.


Fazit:
Eine bedrahtete LED (Standard LED) besteht aus folgenden Bauteilen: einem Halbleiter-Bauelement, einem Reflektor, einer Kathode, einer Anode und einer Kunststofflinse.

Bauformen einer LED
Je nach Einsatzgebiet werden auf dem Markt verschiedene Bauformen angeboten. In der folgenden Tabelle sind 4 LED Bauformen dargestellt (Abbildung nicht maßstäblich).

 bedrahteteled  superflux  smd  hochleistungsled

bedrahtete LEDs

SuperFlux-LEDs

SMD-LEDs

HighPower-LEDs

 

Bei den bedrahteten LEDs handelt es sich um die ursprüngliche Bauform. Diese gibt es in verschiedenen Größen, vom 1,8mm bis 10mm, und in verschiedenen Farben. Die Kunststofflinse kann bei dieser Bauform wasserklar oder diffus sein. Durch die diffuse Ausführung erreicht der Anwender eine viel breitere Ausleuchtung im Vergleich zu wasserklaren LEDs, da die „vernebelte“ Linse das ausströmende Licht bricht und weiter, jedoch auch gleichmäßig, zur Seite strahlt. Die Quelle der Lichtstrahlung kann dadurch vom Betrachter nicht genau identifiziert werden. Diese Merkmale favorisieren diese LEDs deshalb als Hintergrundbeleuchtung von Schalttafeln, Kombiinstrumenten usw.

Die Vorteile der Superflux-LEDs liegen im großen Abstrahlwinkel und der hohen Lichtausbeute, da diese LEDs eine nahezu halbkugelförmige Abstrahlcharakteristik haben, d.h. die Richtwirkung fehlt. Deshalb wird nicht die Lichtstärke in mcd (Candela), sondern der Lichtstrom in Lumen (lm) angegeben. Mit den Superflux-LEDs lassen sich große Flächen ohne punktuelle Schattierungen ausleuchten. Superflux LEDs oder auch Piranha-/Spider-LEDs genannt, besitzen im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtdioden insgesamt 4 Anschluss-Pole, 2 Plus- und 2 Minus-Pole. Dies hat unter anderem eine verbesserte Wärmeabfuhr und somit eine längere Lebensdauer und höhere Lichtausbeute zum Vorteil. Welches der PLUS-Pol oder der MINUS-Pol sind kann man an der abgeflachten Ecke (Kathode) oder an den kleinen Löchern (Anode) in den Kontakten erkennen.

SMD-LEDs (Surface Mounted Device-LEDs) zeichnen sich durch ihre kleinen Abmessungen bei enormer Helligkeit und ihrem riesigen Abstrahlwinkel aus. Durch den integrierten Innenreflektor ist eine hohe Lichtausbeute gewährleistet. Ihre winzigen Abmessungen erlauben den Einsatz in nahezu jedem Anwendungsbereich, ob Modellbau, Tacho- und Schalterumbauten, Handybeleuchtungen usw. Dennoch können die LEDs noch von Hand verlötet werden. Um die richtige Anschlusspolung bei SMD-LEDs zu erkennen, gibt es verschiedene Merkmale. Zum einen kann auf einer Seite der SMD-LED eine Ecke abgerundet sein zum anderen kann sich auf der Unterseite eine Markierung befinden. In den meisten Fällen wird so die Kathode gekennzeichnet. Es gibt aber auch Anoden markierte SMD-LEDs. Die Richtige Polung sollte immer aus dem Hersteller-Datenblatt entnommen werden.

Eine weitere Bauform ist die COB (Chip on Board) Technologie. Hier werden die Halbleiterchips direkt auf der Platine kontaktiert. HighPower-LEDs (HP-LEDs) bringen eine enorme Helligkeit bei kleiner Bauweise. Eine bereits verbaute Platine ermöglicht eine Wärmeableitung und zudem einen einfachen Anschluss durch die gekennzeichneten Pole. Der Einsatzbereich dieser LEDs ist breit gefächert, ob in Taschenlampen, selbst gebauten Lampenkörpern, im Kfz oder Wohnbereich. Da die HP-LEDs auch im hohen Watt-Bereich (z.B. 100W) angeboten werden, ist eine zusätzliche Kühlung zur Wärmeableitung notwendig. Ebenfalls muss beachtet werden, dass diese Bauart von LEDs mit Konstantstrom betrieben werden müssen. Auch bei den HP-LEDs sollte der richtige Anschluss für Kathode und Anode aus dem Herstellerdatenblatt entnommen werden, da es eine große Vielzahl von HP-LEDs gibt.

Fazit: Aufgrund der Vielfalt von LEDs sollte die richtige Anschlusspolung aus dem Hersteller-Datenblatt entnommen werden.