LED-Lampen (Light Emitting Diode) und herkömmliche Glühlampen funktionieren nach grundlegend unterschiedlichen Prinzipien, was sich auf ihre Effizienz, Langlebigkeit und Umweltbelastung auswirkt.
Die Wissenschaft hinter LED-Lampen dreht sich um das Phänomen der Elektrolumineszenz, bei der Elektronen mit Elektronenlöchern im Halbleitermaterial der LED rekombinieren. Wenn ein elektrischer Strom durch die LED fließt, regt er die Elektronen an und veranlasst sie, Lichtphotonen auszusenden. Dieser Prozess ist im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen hocheffizient, bei denen Elektrizität einen Wolframfaden erhitzt, bis er glüht, wodurch Licht erzeugt wird, aber auch ein erheblicher Wärmeverlust entsteht.
LED-Leuchtmittel zeichnen sich durch ihre Energieeffizienz und Langlebigkeit aus. Sie verbrauchen deutlich weniger Energie, um die gleiche Lichtmenge zu erzeugen wie Glühlampen, was sie über ihre gesamte Lebensdauer umweltfreundlicher und kostengünstiger macht. LEDs geben Licht auch in eine bestimmte Richtung ab, wodurch der Bedarf an Reflektoren und Diffusoren reduziert wird, die bei Glühlampen, die Licht in alle Richtungen abstrahlen, oft erforderlich sind.
Die Chemie hinter LED-Leuchten besteht aus Halbleitermaterialien, die dotiert sind, um pn-Übergänge innerhalb der LED-Struktur zu erzeugen. Diese Halbleiter werden typischerweise aus Verbindungen wie Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP) oder Indiumgalliumnitrid (InGaN) hergestellt, abhängig von der gewünschten Wellenlänge des emittierten Lichts. Wenn Strom über diese Verbindungen fließt, regt er die Emission von Photonen im sichtbaren Spektrum an.
Der Unterschied zwischen LED-Leuchten und herkömmlichen Glühbirnen wie Glüh- oder Leuchtstofflampen liegt vor allem in der Effizienz, Langlebigkeit und Umweltverträglichkeit. LED-Leuchten verbrauchen weniger Energie, geben wenig Wärme ab, haben eine längere Lebensdauer (typischerweise Zehntausende Stunden im Vergleich zu einigen Tausend Stunden bei Glühlampen) und sind aufgrund ihrer Festkörperkonstruktion langlebiger. Im Gegensatz dazu sind Glühlampen weniger effizient, wandeln einen Großteil ihrer Energie in Wärme statt in Licht um und haben eine kürzere Lebensdauer. Leuchtstofflampen sind effizienter als Glühlampen, aber immer noch weniger effizient als LEDs, und sie enthalten Quecksilber, was die Entsorgung und die Umwelt vor Herausforderungen stellt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Wissenschaft hinter LED-Lampen auf Elektrolumineszenz und Halbleiterphysik konzentriert, wodurch sie im Vergleich zu herkömmlichen Glüh- und Leuchtstofflampen energieeffizienter, langlebiger und umweltfreundlicher sind. LEDs haben die Beleuchtungstechnologie revolutioniert, indem sie eine überlegene Leistung in Bezug auf Energieeinsparung, Haltbarkeit und geringere Umweltbelastung bieten.