Der unbekannte Wettlauf: Wer erfand wirklich das LED?

Autor: DerSchneider

Einleitung

Die Antwort auf die Frage scheint auf den ersten Blick klar: Das LED – die Leuchtdiode – wurde 1962 von Nick Holonyak bei General Electric erfunden. So steht es in den Lehrbüchern, so wird es in den Medien zitiert, und so hat es sich im kollektiven Gedächtnis der Technikgeschichte festgesetzt. Doch wie so oft in der Geschichte der Technik ist die Wahrheit komplexer, vielschichtiger und vor allem: ungerechter.

Die Erfindung des LEDs ist kein einzelner Moment, keine singuläre Tat eines genialen Erfinders. Sie ist das Ergebnis eines Wettlaufs über sieben Jahrzehnte – ein Wettlauf, der in den Laboratorien des zaristischen Russlands begann, über die Werkbänke der amerikanischen Industriegiganten führte und schließlich in den hochmodernen Reinräumen japanischer Chemiefirmen endete. Drei Nationen, drei Epochen, unzählige vergessene Pioniere.

Dieser Artikel zeichnet den wahren Verlauf dieses unbekannten Wettlaufs nach. Er holt die vergessenen Helden aus dem Schatten der Geschichte – allen voran den russischen Physiker Oleg Losev, der bereits in den 1920er Jahren das Prinzip der Leuchtdiode entdeckte, aber in der sowjetischen Bürokratie und im Hunger des Zweiten Weltkriegs unterging. Er zeigt, warum Holonyak dennoch zu Recht als „Vater der praktischen LED“ gilt. Und er erzählt die Geschichte der japanischen Forscher, die mit der blauen LED das fehlende Puzzlestück lieferten – und dafür 2014 den Nobelpreis erhielten.

1. Die Entdeckung: Henry Round und das rätselhafte Leuchten (1907)

Die Geschichte des LEDs beginnt nicht in einem hochmodernen Halbleiterlabor, sondern in der Werkstatt eines britischen Funkpioniers. Henry Joseph Round war ein junger Ingenieur, der für die Marconi Company arbeitete – jenes Unternehmen, das die drahtlose Telegrafie commercialisierte.

Im Jahr 1907 experimentierte Round mit einem Siliziumkarbid-Kristall (Carborundum) , der als Detektor in frühen Funkempfängern diente. Als er eine Spannung anlegte, beobachtete er ein schwaches, gelbliches Leuchten an der Kontaktstelle. Round war fasziniert, doch sein Arbeitgeber Marconi hatte andere Prioritäten: Die Entwicklung von Funkortungsverfahren für die Seefahrt stand im Vordergrund. Round notierte seine Beobachtung in einem kurzen Artikel in der Zeitschrift Electrical World – und wandte sich dann anderen Dingen zu. Seine Entdeckung geriet in Vergessenheit.

Round hatte die Elektrolumineszenz entdeckt – das Phänomen, dass bestimmte Halbleitermaterialien unter Stromfluss Licht abgeben. Aber er hatte keine Ahnung, warum das geschah, und er sah auch keine praktische Anwendung darin. Es blieb ein Kuriosum, eine Fußnote in den Annalen der Elektrotechnik.

2. Der vergessene Pionier: Oleg Losev und die erste LED (1920er Jahre)

Während Round seine Entdeckung schnell vergaß, nahm sich ein anderer Forscher des Phänomens an – und widmete ihm sein gesamtes, viel zu kurzes Leben. Oleg Vladimirovich Losev wurde am 10. Mai 1903 in Twer, Russland, in eine adelige Familie geboren. Sein Vater war Hauptmann in der zaristischen Armee.

Die Russische Revolution und der darauf folgende Bürgerkrieg zerstörten die gesellschaftliche Stellung seiner Familie. Losev, der 1920 die Schule abschloss, konnte kein reguläres Studium aufnehmen. Stattdessen arbeitete er als Techniker im Nischni Nowgoroder Radiolabor (NNRL) – dem ersten Radiolabor der jungen Sowjetunion. Er war im Wesentlichen ein Autodidakt, ein begnadeter Techniker ohne formale akademische Ausbildung.

Die Beobachtung

Als Techniker für Radioempfänger experimentierte Losev mit Punktkontaktdioden aus Siliziumkarbid – denselben Kristalldetektoren, die auch Round verwendet hatte. Im Jahr 1924 bemerkte er, dass eine Gleichspannung an einem solchen Kontakt einen grünlichen Lichtfleck erzeugte. Während Round nur eine kurze Notiz hinterlassen hatte, begann Losev, das Phänomen systematisch zu untersuchen.

Zwischen 1924 und 1941 veröffentlichte Losev 43 wissenschaftliche Arbeiten und erhielt 16 Urheberzertifikate (das sowjetische Äquivalent zu Patenten) für seine Forschungen auf dem Gebiet der Halbleiter. 1927 veröffentlichte er die detaillierte Beschreibung dessen, was wir heute als LED bezeichnen würden, in einer russischen Fachzeitschrift. Er erkannte, dass die Lichtemission die Umkehrung des photoelektrischen Effekts sein musste – eine Einsicht, die seiner Zeit weit voraus war.

Die Anwendung: Das Lichtrelais

Losev ging über die reine Beobachtung hinaus. Er entwickelte konkrete Anwendungen für sein „Lichtrelais“ (Light Relay) und ließ sich dieses Patentieren. Seine Vision: Das Lichtrelais sollte in der Nachrichtentechnik eingesetzt werden – als optischer Schalter oder als Anzeigeelement. Er war seiner Zeit um fast vierzig Jahre voraus.

Das tragische Ende

Losevs Karriere endete in der Hölle der Belagerung Leningrads (1941–1944). Am 22. Januar 1942 starb er – erst 38 Jahre alt – an den Folgen von Unterernährung. Er hinterließ keine Familie, kein Vermögen, nur ein umfangreiches Werk, das in der Sowjetunion weitgehend unbeachtet blieb.

Die späte Anerkennung

Es dauerte Jahrzehnte, bis Losev die ihm gebührende Anerkennung erhielt. 1935 hatte der französische Physiker Georges Destriau das Phänomen der Elektrolumineszenz an Zinksulfid wiederentdeckt und es zu Ehren des russischen Pioniers „Lossew-Licht“ genannt. Doch erst im April 2007 – 65 Jahre nach seinem Tod – würdigte die renommierte Fachzeitschrift Nature Photonics Losev als den wahren Erfinder der LED.

Nikolay Zheludev, der Autor des Nature-Artikels, schrieb: „Die historischen Aufzeichnungen und die photonische Gemeinschaft haben zwei Persönlichkeiten fast vollständig vergessen – H.J. Round und O.V. Losev – deren Beiträge zur Erfindung der LED von großer Bedeutung waren“ .

3. Die amerikanische Ära: Nick Holonyak und die erste praktische LED (1962)

Während Losev in Leningrad verhungerte, entwickelte sich in den Vereinigten Staaten die Halbleiterphysik rasant. Die Erfindung des Transistors (1947) und des Lasers (1960) schuf die theoretischen und technologischen Grundlagen für eine neue Generation optoelektronischer Bauelemente.

Der Mann, der die Glühlampe herausforderte

Nick Holonyak Jr. wurde am 3. November 1928 in Zeigler, Illinois, als Sohn ukrainischer Einwanderer geboren. Er studierte Elektrotechnik an der University of Illinois und wurde der erste Doktorand von John Bardeen, dem zweifachen Nobelpreisträger und Miterfinder des Transistors. Nach Stationen bei Bell Telephone Laboratories und beim Militär wechselte er 1957 zum General Electric (GE) Labor in Syracuse, New York.

Bei GE arbeitete Holonyak eng mit Robert N. Hall zusammen, der 1962 einen Halbleiterlaser entwickelt hatte – allerdings nur für infrarotes Licht, das für das menschliche Auge unsichtbar war. Holonyak stellte sich eine ehrgeizigere Aufgabe: sichtbares Licht.

Der 9. Oktober 1962

Am 9. Oktober 1962 gelang Holonyak der Durchbruch. Er demonstrierte der GE-Führung die erste praktische sichtbare Leuchtdiode – ein schwaches rotes Leuchten, das von einem winzigen Kristall aus Galliumarsenidphosphid (GaAsP) ausging. Das Bauteil war sowohl eine LED als auch ein Laser: Es erzeugte kohärentes rotes Licht.

Holonyak wusste, dass seine Erfindung die Welt verändern würde. In einem Interview 1963 sagte er: „Wir glauben, dass es eine starke Möglichkeit gibt, den Laser als praktische Lichtquelle zu entwickeln. Es muss noch viel experimentelle Arbeit getan werden, und es könnte zehn Jahre oder länger dauern, bis eine solche Lampe für den breiten Einsatz bereit ist“ . Er sollte Recht behalten – wenn auch mit einer Verzögerung von mehreren Jahrzehnten.

Die Kommerzialisierung

Bereits wenige Monate nach der Erfindung verkaufte GE Holonyaks rote LEDs für 260 Dollar pro Stück – eine exorbitante Summe, die dem heutigen Gegenwert von über 2.500 Dollar entspricht. Die Laser-Version kostete 2.600 Dollar. Dennoch fanden die ersten LEDs ihren Weg in Taschenrechner, Digitaluhren und Anzeigetafeln.

Holonyak verließ GE 1963, um eine Professur an der University of Illinois anzutreten. Dort forschte er weiter auf dem Gebiet der Optoelektronik und entwickelte 1977 den ersten Quantentopf-Laser. Er starb am 18. September 2022 im Alter von 93 Jahren.

Warum Holonyak der „Vater der LED“ ist

Holonyak wird oft als der Erfinder der LED bezeichnet – und das zu Recht, wenn auch mit einer wichtigen Einschränkung: Er war nicht der Erste, der das Phänomen der Elektrolumineszenz beobachtete. Aber er war der Erste, der eine praktisch nutzbare, kommerziell herstellbare Leuchtdiode entwickelte, die sichtbares Licht abstrahlte. Er verstand die zugrundeliegende Halbleiterphysik, wählte das richtige Material (GaAsP) und schuf ein Bauteil, das reproduzierbar war und in Serie gefertigt werden konnte.

4. Die Pioniere der Farbpalette: Rot, Grün, Gelb (1960er–1970er)

Holonyaks rote LED war der Startschuss für eine rasante Entwicklung. Schon bald kamen weitere Farben hinzu:

• 1964 entwickelte George Craford von der Firma Monsanto die erste gelbe LED.
• In den 1970er Jahren kamen grüne, orange und gelbe LEDs auf den Markt, basierend auf verbesserten Halbleitermaterialien.

Die LEDs dieser Ära waren jedoch noch schwach – sie dienten als Anzeigeleuchten in Geräten, nicht als Raumbeleuchtung. Ihre Lichtausbeute lag bei 1 bis 20 Lumen pro Watt. Die große Revolution – die Erfindung der blauen LED – ließ noch auf sich warten.

5. Das fehlende Puzzlestück: Die blaue LED und der Nobelpreis (1990er)

Rote und grüne LEDs gab es seit den 1960er Jahren. Aber ohne blaues Licht war es unmöglich, weißes Licht zu erzeugen – sei es durch die Kombination von Rot, Grün und Blau (RGB) oder durch die Anregung eines Leuchtstoffs mit blauem Licht. Die blaue LED war das fehlende Puzzlestück für die Revolution der Raumbeleuchtung.

Das Problem: Galliumnitrid

Die Herstellung einer blauen LED erwies sich als äußerst schwierig. Das dafür benötigte Halbleitermaterial – Galliumnitrid (GaN) – ließ sich mit den damaligen Methoden nicht in der erforderlichen Qualität züchten. Während andere Forscher auf das leichter zu handhabende Zinkselenid setzten, erkannten die japanischen Wissenschaftler das Potenzial von GaN.

Die Pioniere: Akasaki und Amano

Isamu Akasaki und Hiroshi Amano arbeiteten Ende der 1980er Jahre an der Universität Nagoya gemeinsam an dem Problem. 1986 gelang ihnen der Durchbruch: Sie fanden einen Weg, hochwertige GaN-Kristalle auf einer Saphir-Oberfläche zu züchten, indem sie zunächst eine Schicht Aluminiumnitrid auftrugen.

1988 entdeckten sie durch Zufall, dass die Bestrahlung des Kristalls mit einem Elektronenstrahl im Elektronenmikroskop genau die Dotierungen erzeugte, die für blaues Licht nötig waren. 1992 präsentierten sie ihre erste blau leuchtende LED.

Der Underdog: Shuji Nakamura

Zur gleichen Zeit arbeitete Shuji Nakamura – ein eher unbekannter Wissenschaftler – bei dem kleinen Unternehmen Nichia Chemicals in Tokushima. Nakamura hatte 1988 seinen Vorgesetzten übergangen und sich direkt an den CEO gewandt, um 3 Millionen Dollar für ein Forschungsprojekt an der University of Florida zu fordern – eine unerhörte Summe für ein kleines Unternehmen. Zu seiner Überraschung stimmte der CEO zu.

Nach seiner Rückkehr aus Florida im Jahr 1989 entschied sich Nakamura für Galliumnitrid als Material für die blaue LED. Er entwickelte eine eigene Methode zur Kristallzüchtung und gelangte fast zur gleichen Zeit wie Akasaki und Amano ans Ziel. 1993 präsentierte er die erste hell strahlende, kommerziell erfolgreiche blaue LED. Sie war heller und effizienter als alles, was zuvor gezeigt worden war.

Später entwickelte Nakamura auch die sehr effiziente grüne Indium-Galliumnitrid-LED (InGaN) und schließlich eine weiße LED.

Der Nobelpreis 2014

Im Jahr 2014 wurden Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet – für „die Erfindung effizienter blauer Leuchtdioden, die energieeffiziente weiße Lichtquellen ermöglicht hat“ .

Die drei Japaner (Nakamura ist inzwischen US-Staatsbürger) hatten das Puzzlestück geliefert, das die LED von einer Anzeigetechnologie zu einem weltweit dominierenden Leuchtmittel machte. Heute erreichen LEDs eine Lichtausbeute von bis zu 300 Lumen pro Watt – ein Wert, der die Glühlampe um das Zwanzigfache übertrifft.

6. Eine Zeittafel des Wettlaufs

7. Die Frage: Wer erfand wirklich das LED?

Die Antwort hängt davon ab, wie man „Erfindung“ definiert:

• Wer entdeckte das Phänomen? Henry Round (1907). Aber er erkannte weder die physikalischen Grundlagen noch sah er eine Anwendung.
• Wer erforschte es systematisch und sah die Anwendung? Oleg Losev (1920er Jahre). Er verstand das Prinzip, meldete Patente an – aber seine Arbeit wurde ignoriert, und er starb, bevor er sie zur Marktreife bringen konnte.
• Wer schuf die erste praktische, kommerziell nutzbare LED? Nick Holonyak (1962). Seine rote LED war das erste Bauteil, das in Serie gefertigt und verkauft werden konnte.
• Wer machte die LED zur Raumbeleuchtung tauglich? Akasaki, Amano und Nakamura (1990er). Ihre blaue LED war das fehlende Puzzlestück für weißes Licht.

Die Technikgeschichte ist selten die Geschichte eines einzelnen Genies. Sie ist die Geschichte eines kollektiven Fortschritts, bei dem jeder Pionier auf den Schultern seiner Vorgänger steht. Oleg Losev war seiner Zeit um vierzig Jahre voraus – aber er hatte nicht die technologischen Werkzeuge, um seine Vision zu verwirklichen. Nick Holonyak hatte diese Werkzeuge – aber ohne Losevs grundlegende Arbeit wäre er vielleicht nie auf die Idee gekommen. Und die Japaner hatten schließlich das Material, das alles möglich machte.

Fazit & Ausblick

Der unbekannte Wettlauf um die Erfindung der LED ist ein Lehrstück über die Ungerechtigkeit der Technikgeschichte. Während Holonyak zu Lebzeiten mit Preisen überhäuft wurde – darunter die National Medal of Science (1990), der Japan Prize (1995) und die IEEE Medal of Honor (2003) –, starb Losev verhungert und vergessen in Leningrad. Erst 2007, 65 Jahre nach seinem Tod, erinnerte sich die Fachwelt an ihn.

Dennoch: Die LED ist heute die dominierende Lichttechnologie der Welt. Sie verdrängt die Glühlampe, die Leuchtstoffröhre und bald vielleicht auch die Halogenlampe. Sie spart Energie, sie ist langlebig, sie ist vielseitig. Und sie ist das Ergebnis eines Jahrhundertprojekts – eines Projekts, an dem Russen, Amerikaner, Japaner, Briten und Franzosen beteiligt waren.

Die nächste Revolution steht bereits vor der Tür: OLEDs (organische LEDs) für flexible Displays, Micro-LEDs für hochauflösende Bildschirme, Quantenpunkt-LEDs für noch reinere Farben. Und vielleicht, eines Tages, werden auch die Pioniere von morgen auf den Schultern der Vergessenen von gestern stehen.

Quellen

• Nature Photonics: „Who invented the LED?“, Vol. 1, April 2007
• Zheludev, N.: „The life and times of the LED – a 100-year history“, Nature Photonics, 2007
• Wikipedia: „Oleg Losev“ (niederländische Ausgabe)
• Interesting Engineering: „Oleg Losev – Physicist & Inventor“
• Britannica: „Nick Holonyak, Jr.“
• MRS Bulletin: „50 years ago: How Holonyak won the race to invent visible LEDs“, Vol. 37, 2012
• Scinexx: „Physik-Nobelpreis für die blaue LED“, 2014
• Britannica: „Shuji Nakamura“
• Licht.de: „Die Geschichte der LED“
• Chemistry World: „Losev’s diodes“, 2021