HighDi beleuchtet – Die Entwicklung der LED

Der Begriff LED ist aus dem heutigen Sprachgebrauch nicht mehr wegzudenken. Aber die Wenigsten wissen etwas über die Entwicklung der „Light Emitting Diode“ – kurz LED.

Wann fing das alles an?

Als offizielle Geburtstunde der LED wird das Jahr 1962 genannt. In dem Jahr wurde die erste LED industriell gefertigt. Sie erreichte eine Lichtausbeute von nur 0,1 Lumen pro Watt und wies ein Farbspektrum von rot bis gelb auf.

Aber die Entwicklung begann bereits über 80 Jahre früher – im Jahre 1876.

1876 bis 1935
Der deutsche Physiker Karl Ferdinand Braun (1850-1918) schilderte 1876 in einem Vortrag seine Beobachtungen bei einem Versuch, den er durchgeführt hatte. Dabei presste er eine Metallspitze in einen Sulfidkristall und fand heraus, dass der Kristall in einer Richtung gut leitet, je mehr Strom anliegt, während in die andere Richtung nur wenig Strom fließt.  Er hatte damit den Gleichrichtereffekt entdeckt, welcher aber nicht in die damalige Zeit passte, da nur ohmsche Leiter und Isolatoren bekannt waren. Damit geriet diese Entdeckung in Vergessenheit.

Es dauerte über 30 Jahre, bis der englische Forscher Henry Joseph Round (1881–1966) im Jahr 1907 den Effekt wieder entdeckte. Er stellte fest, dass anorganische Stoffe bei angelegter Spannung zu einer Lichtemission fähig sind. Da er sich aber bei seinen Forschungen auf ein Funkortungsverfahren  für die Seefahrt konzentrierte, wurde dies nicht weiter verfolgt. Heute gilt die Entdeckung dieses Effektes als Grundlage und Henry Joseph Round damit als Erfinder der LED.

Im Jahr 1921 entdeckte der russische Physiker Oleg Lossev (1903-1942) dieses Phänomen erneut und benannte diesen Effekt nach Henry Joseph Round, wodurch dieses heute als Round-Effekt bekannt ist. In den Jahren 1927 bis 1942 führte Lossev genauere Untersuchungen durch. Als Ergebnis seiner umfangreichen Untersuchungen konnte er insbesondere darauf hinweisen, dass die Lichterscheinung keine Folge einer Aufheizung ist, sondern ein „Kaltlicht-Effekt“ – eben Lumineszenz.

Im Jahr 1935 entdeckte der französische Physiker Georges Destriau (1903-1960) ähnliche Lichtphänomene an Zinksulfid, wie Jahre zuvor Oleg Lossev und benannte seine Entdeckung zu Ehren des russischen Physikers als Lossev-Licht. Durch seine Forschungen zur Elektrolumineszenz wurde  Georges Destriau hauptsächlich bekannt.

Da die Entwicklung in der Halbleiterphysik noch in den Anfängen steckte und auch der Prozess der Lichtemission noch nicht ausreichend erklärt werden konnte, gerieten diese vorher beschriebenen Entdeckungen erneut in Vergessenheit.

1951 bis 1962
In diesem Zeitraum wurden in der Halbleiterphysik durch die Entwicklung des Transistors große Fortschritte erzielt und ab 1957 wurde sich bei der Erforschung der Lichterzeugung ganz auf Halbleiter konzentriert. Besonders die Lichtemission im sichtbaren Bereich war von großer Bedeutung.

1962 dann der Durchbruch – der 1928 geborene amerikanische Wissenschaftler Nick Holonyak erfindet die erste LED, deren Lichtspektrum für das menschliche Auge sichtbar ist – „The Magic One“. Er entwickelte eine Legierung, die das rote Licht eines Lasers sichtbar macht. Die erste LED strahlte zwar nur rotes Licht aus, aber sie brach eine Welle von Forschungen und Entwicklungen los.

In den nächsten Jahren wurde viel am Lichtspektrum und auch an der Lichtausbeute experimentiert. Heute gibt es LEDs in den unterschiedlichsten Farben von weiß über rot bis zu ultraviolett. Auch eine Lichtausbeute von ca. 200lm/W wird heute schon erreicht und die Entwicklung ist nicht abzusehen.

Fazit: Moderne LEDs sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. LEDs beleuchten Wohnungen, Häuser,  Straßen, Städte und Geschäfte. Aber auch Handy- und Smartphone-Displays, Fernseher, PCs und Tablets – und ständig kommen neue Anwendungsbereiche hinzu.