Die einzelne LED besteht aus Golddraht, LED-Chip, Reflektorring, Kathodenanschluss, Kunststoffanschluss und Anodenanschluss.
Das Herzstück der Leuchtdiode ist ein Wafer, der aus einem p-leitenden und einem n-leitenden Halbleiter besteht. Zwischen dem p-leitenden und dem n-leitenden Halbleiter befindet sich eine Übergangsschicht, der sogenannte pn-Übergang.
Bei einigen Halbleitermaterialien wird in einem PN-Übergang durch die Injektion weniger Ladungsträger und die Verbindung der meisten Ladungsträger überschüssige Energie in Form von Licht freigesetzt, wodurch eine direkte Umwandlung von elektrischer Energie in Lichtenergie stattfindet. Bei einem PN-Übergang mit Sperrspannung ist die Injektion weniger Ladungsträger erschwert, sodass kein Licht emittiert wird.
Hierbei wird das Prinzip der eingespritzten Elektrolumineszenz genutzt, um eine Diode herzustellen, die als Leuchtdiode (LED) bezeichnet wird.
Der LED-Lichtemissionsprozess besteht aus drei Teilen:
Vorwärtsgerichtete Ladungsträgerinjektion, komplexe Strahlungs- und Lichtenergieübertragung.
Winzige Halbleiterplättchen werden in sauberes Epoxidharz eingebettet. Wenn Elektronen das Plättchen durchdringen, wandern negativ geladene Elektronen in den positiv geladenen Lochbereich und verbinden sich mit diesem. Dabei verschwinden Elektronen und Löcher gleichzeitig und erzeugen Photonen.
Je größer die Energielücke (Bandlücke) zwischen Elektronen und Löchern ist, desto höher ist die Energie des erzeugten Photons. Die Photonenenergie bestimmt wiederum die Farbe des Lichts. Im Spektrum des sichtbaren Lichts tragen blaues und violettes Licht die meiste Energie, oranges und rotes Licht hingegen die wenigste. Da verschiedene Materialien unterschiedliche Bandlücken aufweisen, können sie somit Licht in verschiedenen Farben emittieren.
Wenn es sich im Vorwärtsbetriebszustand befindet (d.h.Wird an beiden Enden eine positive Spannung angelegt, fließt der Strom von der LED-Anode zur Kathode. Der Halbleiterkristall emittiert Licht in verschiedenen Farben, von ultraviolett bis infrarot, wobei die Lichtintensität vom Strom abhängt. Man kann sich die LED wie einen Burger vorstellen: Das Leuchtmaterial ist das „Patty“, die oberen und unteren Elektroden das „Brötchen“. Durch die Erforschung von Leuchtmaterialien wurden nach und nach LED-Komponenten mit vielfältigen Lichtfarben und immer höherer Lichtausbeute entwickelt. Ungeachtet dieser Veränderungen haben sich das grundlegende Leuchtprinzip und die Struktur der LED jedoch kaum verändert.
