Wetenswaardigheden over leds


Leds - een nieuwe dimensie in verlichting

Met zijn geringe afmetingen en belangrijke technologische voordelen heeft de led (lichtemitterende diode of lichtdiode) een revolutie veroorzaakt in de wereld van de verlichting. Voor vele toepassingen wordt het nu een serieus alternatief voor traditionele technieken.


Led - Werking



Luminescentiedioden bestaan uit halfgeleiderverbindingen, die elektrische stroom direct in licht omzetten. Het licht wordt bij een led niet zoals bij een gloeilamp door een gloeispiraal afgegeven, maar door een vast kristal in de vorm van een vlakke chip. Dit kristal bestaat uit twee verschillend gepoolde gebieden, het n-gebied met een overmaat aan elektronen en het p-gebied met een tekort aan elektronen. Als in de doorlaatrichting van de pn-overgang een stroom loopt, vindt recombinatie plaats tussen tekort en overschot aan elektronen.
Bij dit proces komt energie vrij, die als straling in de vorm van zichtbaar licht wordt afgegeven. Dit licht is monochromatisch, het kent dus maar één golflengte en één bepaalde kleur. Afhankelijk van de samenstelling van het halfgeleiderkristal zendt de led rood, oranje, geel, groen of blauw licht uit. Wit licht is te verkrijgen door kleuren te mengen (een rode, groene en blauwe led) of door middel van luminescentieconversie. Daarbij zet blauw licht uit een diode een luminescentiekleurstof aan tot het uitzenden van geel licht. Door de combinatie van verschillende emissies kan wit licht ontstaan. Op het halfgeleiderkristal is het zogenoemde leadframe aangebracht, dat zorgt voor de elektrische contacten en het afvoeren van de warmte. Een kunststof lens beschermt de chip tegen inwerkingen van buitenaf en dient tevens als optische lens, die de openingshoek van de lichtbundel bepaalt.


Led - Eigenschappen en voordelen

De efficiëntie van leds is de laatste jaren duidelijk toegenomen. Witte leds worden gemaakt met een lichtopbrengst van 20 lumen per watt (lm/W), rode leds komen tot 50 lm/W. Het rendement is dus vergelijkbaar met dat van halogeen-gloeilampen.
Leds worden nog extra economisch door hun lange levensduur, die wel 80.000 branduren kan bedragen. De levensduur van lichtdiodes wordt bepaald door het uitvalpercentage en door het teruglopen van de lichtstroom ten opzichte van de initiële waarde. Indien de lichtdiodes worden gebruikt binnen het temperatuur- en stroomsterktegebied dat door de fabrikant is opgegeven, komt uitval vrijwel niet voor. De geleidelijke teruggang (degradatie) van de lichtstroom, die afhangt van de temperatuurbelasting van de lichtopwekkende laag, wordt zo de bepalende factor voor de levensduur. In de halfgeleiderindustrie wordt de regel gehanteerd dat voor de gemiddelde levensduur van de led het moment bepalend is waarop de lichtstroom nog de helft is van de aanvankelijke waarde. De lampfabrikant kan door een gunstig thermisch ontwerp van de led-lamp de levensduur beslissend beïnvloeden; de gebruiker kan dat doen door binnen de grenzen voor de bedrijfsomstandigheden te blijven, zoals die door de fabrikant zijn opgegeven.
Leds werken met kleine stromen en bij lage spanningen, en vallen dus onder de SELV-apparatuur (safety extra-low voltage). Vanwege de vele verkrijgbare kleuren, de geringe afmetingen en daardoor de grote flexibiliteit van de modules bieden leds veel nieuwe vormgevingsmogelijkheden in diverse toepassingsgebieden. Verdere belangrijke voordelen zijn de vrijwel onbeperkte schakelbaarheid waarbij na inschakeling meteen 100% van de lichtsterkte beschikbaar is, de hoge schokbestendigheid, IR- en UV-vrij licht en een geruisloze werking met weinig warmteontwikkeling.


Nadere informatie


">

Wetenswaardigheden over leds


Leds - een nieuwe dimensie in verlichting

Met zijn geringe afmetingen en belangrijke technologische voordelen heeft de led (lichtemitterende diode of lichtdiode) een revolutie veroorzaakt in de wereld van de verlichting. Voor vele toepassingen wordt het nu een serieus alternatief voor traditionele technieken.


Led - Werking



Luminescentiedioden bestaan uit halfgeleiderverbindingen, die elektrische stroom direct in licht omzetten. Het licht wordt bij een led niet zoals bij een gloeilamp door een gloeispiraal afgegeven, maar door een vast kristal in de vorm van een vlakke chip. Dit kristal bestaat uit twee verschillend gepoolde gebieden, het n-gebied met een overmaat aan elektronen en het p-gebied met een tekort aan elektronen. Als in de doorlaatrichting van de pn-overgang een stroom loopt, vindt recombinatie plaats tussen tekort en overschot aan elektronen.
Bij dit proces komt energie vrij, die als straling in de vorm van zichtbaar licht wordt afgegeven. Dit licht is monochromatisch, het kent dus maar één golflengte en één bepaalde kleur. Afhankelijk van de samenstelling van het halfgeleiderkristal zendt de led rood, oranje, geel, groen of blauw licht uit. Wit licht is te verkrijgen door kleuren te mengen (een rode, groene en blauwe led) of door middel van luminescentieconversie. Daarbij zet blauw licht uit een diode een luminescentiekleurstof aan tot het uitzenden van geel licht. Door de combinatie van verschillende emissies kan wit licht ontstaan. Op het halfgeleiderkristal is het zogenoemde leadframe aangebracht, dat zorgt voor de elektrische contacten en het afvoeren van de warmte. Een kunststof lens beschermt de chip tegen inwerkingen van buitenaf en dient tevens als optische lens, die de openingshoek van de lichtbundel bepaalt.


Led - Eigenschappen en voordelen

De efficiëntie van leds is de laatste jaren duidelijk toegenomen. Witte leds worden gemaakt met een lichtopbrengst van 20 lumen per watt (lm/W), rode leds komen tot 50 lm/W. Het rendement is dus vergelijkbaar met dat van halogeen-gloeilampen.
Leds worden nog extra economisch door hun lange levensduur, die wel 80.000 branduren kan bedragen. De levensduur van lichtdiodes wordt bepaald door het uitvalpercentage en door het teruglopen van de lichtstroom ten opzichte van de initiële waarde. Indien de lichtdiodes worden gebruikt binnen het temperatuur- en stroomsterktegebied dat door de fabrikant is opgegeven, komt uitval vrijwel niet voor. De geleidelijke teruggang (degradatie) van de lichtstroom, die afhangt van de temperatuurbelasting van de lichtopwekkende laag, wordt zo de bepalende factor voor de levensduur. In de halfgeleiderindustrie wordt de regel gehanteerd dat voor de gemiddelde levensduur van de led het moment bepalend is waarop de lichtstroom nog de helft is van de aanvankelijke waarde. De lampfabrikant kan door een gunstig thermisch ontwerp van de led-lamp de levensduur beslissend beïnvloeden; de gebruiker kan dat doen door binnen de grenzen voor de bedrijfsomstandigheden te blijven, zoals die door de fabrikant zijn opgegeven.
Leds werken met kleine stromen en bij lage spanningen, en vallen dus onder de SELV-apparatuur (safety extra-low voltage). Vanwege de vele verkrijgbare kleuren, de geringe afmetingen en daardoor de grote flexibiliteit van de modules bieden leds veel nieuwe vormgevingsmogelijkheden in diverse toepassingsgebieden. Verdere belangrijke voordelen zijn de vrijwel onbeperkte schakelbaarheid waarbij na inschakeling meteen 100% van de lichtsterkte beschikbaar is, de hoge schokbestendigheid, IR- en UV-vrij licht en een geruisloze werking met weinig warmteontwikkeling.


Nadere informatie

  • Lichtforum 40, ‘LED - die neue Lichtquelle’ (‘Led, de nieuwe lichtbron’), aangeboden door het stimuleringsinstituut ‘Fördergemeinschaft Gutes Licht’. Te downloaden van: www.licht.de
  • Download catalogus Waldmann: LED. De lichtbron van de toekomst.

Lettergrootte