Werking LED verlichting
LED staat voor ‘Light Emitting Diode'
wat in het Nederlands lichtuitstralende diode betekent.
De werking van de LED is
gebaseerd op de diode; deze diode geleidt elektrische stroom zeer goed in één
richting. De stroom kan dus maar één kant worden opgestuurd, dit noemt men de
doorlaatrichting, de andere richting noemt men de sperrichting. Daarom noemt
men een diode ook wel een halfgeleider. Deze
halfgeleiderverbinding zet elektrische stroom onmiddellijk om in licht. Bij een
gloeilamp wordt licht afgegeven door een gloeispiraal, maar bij LED gebeurt dit
door een vast kristal in de vorm van een vlakke chip. Deze chip bevindt zich in
het hart van de LED en bestaat uit twee verschillende gepoolde gebieden, het
n-gebied met een overmaat aan elektronen en een p-gebied met een tekort aan
elektronen. Als men in de doorlaatrichting van de pn-overgang stroom laat doorlopen, zal er een
recombinatie plaatsvinden tussen het tekort en de overschot aan elektronen. De
plaats waar dit proces gebeurt is omsloten door een hoge impact
plasticbehuizing. Bij dit proces, waarbij elektronen gaan van Anode naar Kathode,
komt energie vrij waarbij licht wordt
afgegeven. Dit lichtpuntje is zo klein dat men met een lens het licht heel
gemakkelijk kan bundellen tot een gerichte straal. Die lens geeft een
specifieke vorm aan een LED: een halve bol aan de bovenkant.
Enkele eigenschappen
Optische eigenschappen:
Doordat LEDs werken met
halfgeleidertechniek wordt het uitgezonden licht sterk gebundeld. Maar door het
inbouwen van een kristal in de reflector kunnen we de stralingshoek vergroten,
nu zijn er zelfs Leds te verkrijgen die een stralingshoek hebben tot 130°.
Wat is Lumen (symbool hiervoor is "Lm"):
Lumen is een eenheid voor de totale lichtstroom in een lichtbundel.
De lumen is een afgeleide eenheid uit het SI-stelsel.
Lichtstroom is een lichttechnische grootheid die de uitgestraalde hoeveelheid
licht per tijdseenheid aangeeft, gecorrigeerd voor de spectrale gevoeligheid
van het menselijk oog.
1 lumen is ongeveer 4.09x 1018 fotonen per seconde.
Bv: Een gloeilamp van 100 watt geeft een lichtstroom van
ongeveer 1200 lumen
Wat is Lux (symbool hiervoor is "Lx"):
Lux is de een eenheid
van verlichtingssterkte.
Lichtsterkte is het stralingsvermogen dat
die per eenheid uitzend, gecorrigeerd voor de spectrale gevoeligheid van het
oog. De lichtsterkte van een bron geeft aan welk vermogen de bron in een
bepaalde richting uitstraalt.
1Lux is gelijk aan 1 lumen/m²
Lumen (Lm) versus Lux (Lx)
Bekijkt men bijvoorbeeld een deel van een lichtbundel dan heeft dat deel een
kleinere lichtstroom (in lumen) maar (in principe) dezelfde lichtsterkte (in
candela= hoeveelheid licht in ieder stukje van een lichtbundel) als de hele
bundel. De lichtstroom hangt af van het vermogen van de bron en van de kleur
van het licht.
Hogehelderheidsled:
Deze LEDs behoren tot de nieuwe
generatie LEDs met een zeer hoge lichtopbrengst. Hogehelderheidsleds zijn
beschikbaar in elke gangbare kleur en kunnen een lichtsterkte hebben oplopend
tot meer dan 900 lumen.
Rendement
Rendement
bij energieomzetting is de verhouding tussen de uitgaande nuttige energie en de
energie die er in gaat.
we vergelijken enkele lichtstromen:
-
De ouderwetse
gloeilamp: 12 tot
15 lumen per watt (60-100 W)
-
De halogeenspot: ca. 20
lumen per watt
-
Een moderne
spaarlamp: 55-60
lumen per watt (15 W)
-
Tl-buizen: ca
100 lumen per watt
-
Natriumlampen in
straatverlichting: 120-200 lumen per
watt
-
LED lamp nu: ca
900 Lumen per watt
-
LED lampen van de
toekomst: 135-150 lumen
per watt
Het rendement van LED lampen neemt toe wanneer men de LED
kan dimmen (omdat er dan minder stroom door de LED wordt gestuurd) ook buiten
in de kou neemt het rendement toe (kou koelt de LED nog extra)
Kleur uitgestraald licht
Is afhankelijk van de opbouw van
de halfgeleider:
Gallium-aluminiumarsenide (AlGaAs) geeft
ROOD & INFRAROOD
Aluminiumindiumgalliumfosfide (AllnGaP2)
geeft
ROOD – DIEP ROOD – ORANJE – GEEL
Galliumarseenfosfide(GaAsP) geeft
ROOD – ORANJE – GEEL
Galliumnitride (GaN) geeft GROEN
Galliumfosfide (GaP) geeft GROEN
Zinkselenide (ZnSe) geeft BLAUW
Siliciumcarbide (SiC) geeft BLAUW
Indiumgalliumnitride (InGaN) geeft GROEN
Blauwe LEDs, die pas van de
jaren '90 betaalbaar zijn en pas in 2006 optimaal. Hierdoor is ook RGB (Rood
Groen Blauw) mogelijk. Het volledige kleurspectrum.
Witte LEDs zijn gemaakt op basis van diepblauwe LEDs met fluorescerende laag.
En geven licht in 3 kleuren: rood, groen en blauw.
Levensduur
Branduren:
LEDs hebben een zeer hoge levensduur. Voor
een goede LED lamp is het belangrijk dat de warmte heel goed wordt afgevoerd,
gebeurt dit niet, dan gaat de levensduur van de LED aanzienlijk achteruit. Dus
goede LED verlichting moet voorzien zijn van voldoende koeling!
LEDs kunnen tot 100.000 branduren meegaan (dit is wel een theoretische
calculatie in optimale labomstandigheden).
De meeste vervanglampen gaan tot ongeveer 50.000 branduren mee
= als deze LEDs ongeveer 5 branduren/dag hebben, is de levensduur van de LEDs
10.000 dagen of ongeveer 27 jaar
= als deze LEDs ongeveer 24 branduren/dag hebben, is de levensduur van de LEDs
2083 dagen of ongeveer 6 jaar
Ter vergelijking:
Gloeilamp +/- 1.000 branduren
Halogeen +/- 6.000 branduren
Spaarlamp tussen 6.000 en 15.000
branduren
Halfwaardetijd:
Hiermee geeft men het aantal uren weer
dat een LED kan branden totdat hij nog maar de helft van het licht produceert.
LEDs degenereren in verloop van tijd, dit wil zeggen dat ze steeds minder licht
gaan geven. Ze dover zachtjes uit. Voor gekleurde LEDs is dit véél minder van
toepassing.
Deze halfwaardetijd hangt af van
de gekozen materialen en constructie van de LED.
Niet alleen voor de levensduur, maar ook voor de efficiëntie (lumens/Watt) die
bij hoge temperatuur wezenlijk daalt, is hier ook weer een goede koeling héél
belangrijk!
Goedkope LEDs hebben een
kleinere halfwaardetijd = L50 waarde
Duurdere LEDs hebben een hogere halfwaardetijd = L70
Dit wordt uitgedrukt in L50 (50%terugval) of L70 (30%terugval)
L70 en L50:
L70 wil zeggen dat er een terugval is
van 30% licht, voor diverse soorten LEDs ligt deze L70 waarde bij 1000 uur voor
de kleine LED, tot 150.000 uur voor gekoelde kwaliteit LEDs.
De levensduur van de LED kan men verlengen door een goede kwaliteit LED te
gebruiken, die zeer goed gekoeld word en waar niet te veel stroom door de LED
te sturen.
De L70 wordt doorgaans gebruikt voor de kwalitatief hoogwaardige toepassingen,
en soms wordt zelfs de L80-waarde gehanteerd.
=> Onze LEDs hebben een
L70-waarde
