Om de werking van een led te begrijpen is het goed om eerst te weten hoe een gloeilamp werkt. Bij een gloeilamp wordt een wolfram draad, het filament tot ca. 3000 K verhit, door de weerstand die de elektrische stroom in het filament ondervindt. De elektronen van de wolframatomen krijgen hierdoor zoveel energie dat ze naar een hogere baan schieten met een hoger energieniveau. Bij het terugvallen van de elektronen naar hun oorspronkelijke lage energieniveau wordt het energieverschil omgezet in licht. De kleur van het licht wordt bepaald door de energieterugval van het elektron.

Doordat bij gloeilampen er grote verschillen zitten in de energieval worden alle kleuren door elkaar opgewekt, wat bij elkaar wit licht geeft. Laat u niet verwarren, de elektronen die het licht produceren hebben niets te maken met de stroom die het filament verwarmt. De efficiëntie van een gloeilamp is ongeveer 8%, (ca. 8 lumen/ Watt en van een Kryptonlamp ca.12 lumen/Watt) dit is zo laag omdat veel licht dat wordt opgewekt onzichtbaar is voor ons oog (infrarood en ultraviolet licht) en omdat veel licht niet uit de wolframdraad naar buiten weet te treden.

Een led bestaat uit twee halfgeleidermaterialen die elk op hun eigen energieniveau elektronenbanen hebben. Bij de overgang naar een lagere baan verliest het elektron energie, dat wordt uitgestraald als licht. De materiaalkeus bepaalt het energieverschil tussen de elektronenbanen en daarmee de kleur van het licht dat wordt opgewerkt. Elk elektron dat door de led stroomt produceert licht.

De lichtopwekking op de PN-overgang heeft al een rendement van 95% bereikt. Het totaal rendement van de led ligt echter een stuk lager omdat niet al het licht dat opgewekt wordt uit het halfgeleidermateriaal weet te treden. In het verleden is de efficiëntie al sterk verbeterd door het halfgeleidermateriaal lichtdoorlatend te maken. Door de vormgeving van het halfgeleidermateriaal aan te passen en het aanbrengen van reflectielaag verbeteren de fabrikanten het optisch rendement nog verder. De goede leds hebben nu een rendement van ca. 20% ofwel ca. 25 lumen per Watt.

Opm. Deze toelichting is niet volledig, de drempelspanning en het transport van gaten en elektronen is buiten beschouwing gelaten.

U kunt hier deze uitleg ook als PowerPoint bestand downloaden.