Licht für alle Fälle

Keine Lampe ist so klein wie eine LED. Damit ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten und noch nie da gewesene Designfreiheiten. So ist die Leuchtdiode nicht länger auf die Existenz als Indikatorlämpchen beschränkt, außer für Beleuchtungsanwendungen ist sie auch für interessante Effekte gut.

Keine Lampe ist so klein wie eine LED. Damit ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten und noch nie da gewesene Designfreiheiten. So ist die Leuchtdiode nicht länger auf die Existenz als Indikatorlämpchen beschränkt, außer für Beleuchtungsanwendungen ist sie auch für interessante Effekte gut.

Alles andere als neu sind sie: Im Allgemeinen gilt 1962 als das Geburtsjahr der sichtbaren Leuchtdiode, in rot. Seitdem ist die Lichtausbeute von unter 0,1 lm/W auf über 100 lm/W gestiegen, und verschiedene Farben ermöglichen bunte Mischungen. Nachdem (sichtbare) LEDs bis vor nicht allzu langer Zeit hauptsächlich als Statuslämpchen an Elektrogeräten dienten und in Siebensegment- und Punktmatrixanzeigen leuchteten, haben sich ihnen dank der relativ neuen Farbenvielfalt und der gestiegenen Lichtausbeute neue Anwendungsbereiche erschlossen. Dazu zählen neben der Allgemeinbeleuchtung (Bild 1) LCD-Hinterleuchtungen, Blitzlichter in Digitalkameras und RGB-Anzeigen.

Aufgrund des geringen Platzbedarfs lassen sich Beleuchtungen realisieren, die zuvor nur schwer oder gar nicht umzusetzen waren, wie beispielsweise die Beleuchtung einer Stufenkante oder des Handlaufs eines Treppengeländers. Bei diesen Anwendungen spielt nicht nur die geringe Größe der LEDs eine entscheidende Rolle, sondern auch die Tatsache, dass sie in Strahlrichtung keine Wärme abgeben. So ist es möglich, die Bauteile beispielsweise in Teppiche zu integrieren, sei es nun aus optischen Gründen oder um Fluchtwege zu markieren. Das Fehlen des IR- und UV-Anteils im Licht revolutioniert sogar die Beleuchtung in Museen, denn UV-Strahlung bewirkt, dass die Farben der Gemälde verblassen.

Als 1956 ein Besucher das wohl berühmteste aller Werke (Bild 2) mit einem Stein bewarf, schützte man die Mona Lisa hinter einer Glasscheibe in einer Galerie im Louvre gegen weitere Attacken. Doch ihr Anblick, verfälscht durch die trübe Beleuchtung, welche darüber hinaus noch Reflexionen an der Scheibe verursachte, frustrierte die Besucher. Deshalb wurde eine spezielle LED-Beleuchtung entwickelt, deren Licht dem Tageslicht gleichkommt – allerdings ohne IR- und UV-Anteil. Mit einer definierten Abstrahlrichtung war es zudem möglich, die Reflexionen zu eliminieren. Scheibe und LED-Beleuchtung schützen Mona Lisa nun doppelt – vor Vandalismus und vor Verblassen.

Im richtigen Winkel

Um bei einer Beleuchtung spezielle Effekte zu erzielen oder Akzente zu setzen, ist es bei LEDs möglich, ihren Abstrahlwinkel zu verändern. Auf ihrem Gehäuse sitzt zum Schutz des Halbleiterkristalls ein Kunststoffabschluss. Dieser hat meist zugleich die Funktion einer Linse, auch Primärlinse genannt. Je nach gewünschtem Abstrahlwinkel wird der bedrahtete Chip höher oder tiefer in das Gehäuse eingelassen. Die Entfernung zwischen Chip und Linse sowie deren Krümmung verursacht unterschiedliche Winkel.

Um nun den Abstrahlwinkel bestimmter LED-Typen zu verbreitern oder zu verringern, gibt es Optiken (Sekundäroptiken), welche vor der LED sitzen (Bild 3). Mit ihnen lässt sich das Licht der LED bündeln. Das Ergebnis: ein eng begrenzter Lichtspot, der sich besonders fürs Anstrahlen eignet. Mit zunehmendem Abstrahlwinkel verringert sich die Lichtstärke, die gesamte Lichtleistung bleibt allerdings gleich. Neben dieser gezielten und einfachen Lichtführung, die sich im Gegensatz zu anderen Lampen ohne aufwändige Installation verschiedener Reflektoren erreichen lässt, bieten LEDs ein Novum in der Beleuchtungstechnik – die regelbare Lichtfarbe. Farbiges Licht entsteht direkt, also ohne Farbfilter. Dabei ist die Farbsättigung besonders hoch.