Seit dem Leuchtdioden sehr hell und weiß sind, liegt der Wunsch nahe sie zur Beleuchtung einzusetzen. Doch für Beleuchtungszwecke können LEDs normale Glühbirnen nicht einfach so ersetzen. LEDs produzieren neben Licht auch Wärme. Wärme wiederum verbessert die Leitfähigkeit von Halbleitern und deshalb auch von LEDs. Der Strom steigt an, was auch einen Temperaturanstieg zur Folge hat. Das Aufschaukeln von Temperatur und Strom wird in der Regel durch eine Strombegrenzung verhindert. Doch auch eine gute Wärmeableitung ist sehr wichtig.

Gefordert sind völlig neue Beleuchtungskonzepte, um die Möglichkeiten der LEDs ausschöpfen zu können. Das bedeutet freie Formen und digitale Farbsteuerung.

Zur Beleuchtung nutzt man derzeit weiße LEDs. Deren Farbstabilität und Farbtemperatur ist allerdings alles andere als optimal. Weiße LEDs bestehen aus einem blau leuchtenden Halbleiter, der in einem gelben Phosphor beschichteten Gehäuse steckt. So wird aus dem blauen Licht ein weißes Licht. Dessen Farbtemperatur hängt von der Phosphor-Beschichtung und der Dotierung des Halbleiters ab. Hinzu kommt, dass sich der Weißton in Abhängigkeit der Richtung, aus der man auf das Licht sieht, ändert.

Vorteile gegenüber Glühlampen

• deutliche höhere Lichtausbeute
• lange Lebensdauer
• hohe manuelle Belastbarkeit
• zuverlässiger
• lassen sich schneller schalten und modulieren
• günstige Gesamtkosten (Anschaffung + Betrieb)
• Lebensdauer bis 100.000 Stunden

Schwächen der LED

• geringe Leistung pro Einheit
• Elektronik zur Ansteuerung notwendig
• hohe Einstiegskosten
• Effizienz und Lichtfarbe von den Temperaturen abhängig
• Farbunterschiede zwischen den Produktionsserien

Ansteuerung

Für die Ansteuerung der Leuchtdioden ist zusätzliche Elektronik notwendig. Für die beste Lichtausbeute und Lebensdauer müssen die festgelegten Ströme und Spannungen eingehalten werden. Während sich eine LED mit 20 mA Betriebsstrom mit einem einfachen Vorwiderstand steuern lässt, ist das bei einer Hochleistungs-LED nicht möglich. Sie benötigt einen größeren Strom und eine umfangreiche Wärmeabfuhr.

Wärmeproblem

Die Lebensdauer einer LED hängt maßgeblich von deren Erwärmung ab. Je wärmer, desto kürzer ist die Lebensdauer und desto ineffizienter arbeitet sie. Da nicht die gesamte Energie in Licht umgewandelt werden kann, entsteht Wärme. Diese muss abgeleitet werden. Entweder über das Gehäuse oder einen Kühlkörper. Eine aktive Kühlung scheidet aus verschiedenen Gründen aus.

Fazit

Noch sind LEDs keine gebührenden Nachfolger von Glühlampen. Es ist jedoch davon auszugehen, dass LEDs sich im Bereich der Beleuchtung vollständig durchsetzen werden. Das kann aber noch ein paar Jahre dauern.

Es gibt zwei verschiedene Arten, um mit LEDs weißes Licht zu erzeugen.

Farben mischen

Die eine Möglichkeit ist, rote, grüne und blaue LEDs zu mischen. Daraus entsteht ein weißes Licht mit einstellbarem Farbraum. In dieser Form werden drei Leuchtdioden in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt. Man erkennt diese Gehäuse an den sechs Anschlüssen, die sternförmig am LED-Chip angebracht sind. Die Farbtemperatur, ja sogar die Farbe lässt sich sehr fein einstellen. Diese RGB-LEDs sind aber teuer.

Farben filtern

Die zweite Möglichkeit ist eine Blau leuchtende LED, deren Gehäuse mit einer gelben Phosphorschicht überzogen ist. Diese Schicht wirkt als Filter für die blauen Photonen, die als gelbes Licht emittieren. Das blaue und gelbe Licht vermischen sich zu einem weißen Licht. Man bezeichnet diese LEDs als weiße Dioden.
Die Farbtemperatur wird bei der Herstellung festgelegt. Nachträglich lässt sich nichts mehr ändern. Diese Pseudo-White-LEDs gibt es mit warmem, neutralem und kaltem Weißlicht mit Farbtemperaturen zwischen 2.500 und 10.000 Kelvin.

Angesichts der modernen Elektronik, die digital und hochintegriert ist, stellt sich die Frage, ob ein bipolarer Transistor überhaupt noch modern ist. Gemeint ist, ob ein bipolarer Transistor überhaupt noch in kommerziellen und industriellen Anwendungen vorkommt.

Im Vergleich zu integrierten Schaltkreisen in SMD-Bauform, kommen einzelne bipolare Transistoren nicht so häufig vor. Doch in Analog-ICs, ist der bipolare Transistor sicherlich das Maß der Dinge. Und auch der diskrete Einzeltransistor ist nicht wegzudenken. Schaut man die die Kataloge von Farnell und Distrelec, dann findet man dort eine Vielzahl diskreter Einzeltransistoren.

Doch warum werden noch so viele bipolare Transistoren gebraucht?

• Kleinsignal-Bipolar-Transistoren sind preiswerter als LowPower-MOSFETs.
• Überall wo ein Relais arbeitet, ist ein bipolarer Transistor nicht fern.
• Bipolar-Transistoren finden häufige Anwendung in Hochfrequenzschaltungen.
• Anwendungen, wo es auf Geschwindigkeit ankommt und der Strombedarf eher zweitrangig ist.
• Bipolar-Transistoren haben eine wesentlich höhere Spannungs-Stromverstärkung als Feldeffektransistoren.
• Die Rauscheigenschaften, vor allem das sogenannten 1/f-Rauschen, sind auch wesentlich besser.

Neuerdings gibt es kabellose Aufladegeräte für einige elektronische Geräte. Sie basieren auf der Energieübertragung per magnetischer Induktion. Eine Senderspule im Ladegerät überträgt elektromagnetische Energie zur Empfängerspule im aufzuladenden Gerät. Beide Spulen müssen über die gleiche Resonanzfrequenz verfügen. Zum Austausch des richtigen Ladestroms und dem Ladezustand kommunizieren Empfänger und Sender über RFID. Das Ladegerät ist mit dem Stromnetz verbunden und kann mehrere Geräte gleichzeitig aufladen.

Eine andere Art der kabellosen Stromübertragung funktioniert auf Basis optischer Energie. Ein Powmitter wandelt die elektrische Energie in optische Energie um. Die Energie wird als Infrarotsignal zum Empfänger gesendet. Ein Powceiver wandelt die optische Energie in elektrischen Strom um. Das funktioniert wie bei einer Solarzelle.

Medizinelektronik steht für miniaturisierte Elektronik und minimalem Energiebedarf. In Zukunft wird es hier enorme Entwicklungen geben.

Die Verbindung aus fortschreitender Miniaturisierung in der Elektronik und der geringe Energieverbrauch führt zu leistungsfähigen kleinen mobilen Geräten, wie Handys und MP3-Player. In der Medizin sind bereits tragbare Geräte, wie Blutdruckmesser im Einsatz. In Zukunft sollen Geräte zur Diagnose und Behandlung von Diabetes, Bluthochdruck, Atemwegserkrankungen oder Fettleibigkeit folgen.

Insbesondere Tele-Health-Konzepte, das bedeutet, die Beobachtung chronisch Kranker aus dem Krankenhaus nach Hause zu verlagern, werden immer interessanter. Insbesondere weil man sich davon Potenziale bei der Einsparung von Kosten im Gesundheitswesen erhofft.

Der Arzt soll in Zukunft Medizinische Daten über die Protokollierung eines tragbaren Geräts in die Krankenakte eingespeist bekommen.