Led verlichting is niet meer weg te denken in de hedendaagse maatschappij.

De voordelen van LED verlichting is enorm.

De energie besparing kan wel oplopen tot 70%, een groene uitstraling, goed bezigzijn voor mens en milieu, een snelle terugverdien tijd en daarom een hele goede investering, LED heeft een extreem lange levensduur dit kan wel oplopen tot 20 jaar of langer, een LED lamp geeft bijna geen warmte dus meerdere toepassingen zijn mogelijk denk aan koelcellen of koelvitrines.

Historie van de LED lamp

Het was 1907 toen de Britse radiopioneer Henry Joseph Round ondekte dat het contactpunt van een kristaldetector licht kan geven, ook merkte hij dat verschillende materialen en spanningen verschillende kleuren kunnen leveren. In 1927 werd door de Russische wetenschapper Oleg Losev in een Russisch tijdschrift details gepubliseerd over wat men zou kunnen beschouwen als de eerste LED en vroeg hij een octrooi aan. Losevs werk bleef echter onopgemerkt en hij kwam tijdens het Beleg van Leningrad om het leven. Daarbij waren de materialen die hij gebruikte ook niet bijzonder geschikt voor een goede lichtopbrengst en zo duurde het tot zeker 1962 voordat de led echt doorbrak. In dat jaar ontwikkelde Nick Holonyak een werkende led en werden er toepassingen gezocht.

Hoe werkt een LED lamp eigenlijk

De half-geleider van een led lamp heeft een negatieve en een positieve zijde. De negatieve zijde heeft extra elektronen en wordt ook wel N type materiaal of valentie-band genoemd. De positieve zijde heeft een extra positief geladen deeltjes en wordt P-type materiaal of geleidingsband genoemd. Door de interactie tussen deze 2 zijden ontstaat er een verboden zone in het midden van de diode. Deze zone geleidt niet elektriciteit. Wanneer de negatieve kant van een batterij wordt aangesloten op het N type materiaal en de positieve kant aan het P type materiaal, beginnen de negatieve elektronen en de positieve deeltjes naar elkaar toe te bewegen. De verboden zone die in het midden zit wordt kleiner en verdwijnt helemaal. Wanneer een negatief elektron hierop reageert met een positief deeltje, verliest deze energie in de vorm van een foton. Deze fotons vormen samen de lichtstraal. Technisch maar waar.

De LED heeft verschillende kleuren

De kleur van het opgewekte licht, is afhankelijk van de aard van de materialen waaruit led is opgebouwd, meer specifiek de breedte van de verboden zone tussen de valentie-band en de geleidings-band. Dit verklaart ook waardoor de led met een lange golflengte een lagere doorlaatspanning heeft dan een met een korte golflengte, bijvoorbeeld rood 1,7 à 1,9 V en blauw 2,8 à 4,6 V. Dit heeft consequenties voor de aansluitspanning van de led en voor het eventueel toevoegen van weerstanden om de stroom door een led-circuit te stabiliseren.

Doordat de spanning over de led ook een beetje stijgt bij een grotere stroom zal de kleur iets naar een kortere golflengte opschuiven, een blauwe led zal bij lage stroom meer groenig schijnen en een rode led wordt (heel even) geel bij zoveel stroom dat hij stuk gaat.

Energieverbruik van de LED

Monochromatische leds hebben meestal een energie-efficiëntie en slijten daardoor nauwelijks in gebruik. Er bestaan diverse gangbare formaten van, variërend van 1,8 mm tot 20 mm, waarvan 3 en 5 mm de meest gangbaarste zijn. Ze kunnen door pootjes of aansluitcontacten op een printplaat worden vastgesoldeerd, of met behulp van de surface-mounted device-techniek (SMD) direct op de printplaat gemonteerd, dit is in de verlichtings wereld het meest gebruikt.

Hogehelderheidsled

Leds hebben in eerste instantie schaal verlichtingslampjes en controle lampjes vervangen. Door een goede ontwikkeling die rond het jaar 2000 plaatsvond, kunnen nu ook leds worden geproduceerd met een hoge helderheid, zogenaamde hogehelderheidsleds. Hierdoor zijn deze halfgeleiders nu gestaag in opmars om alle gloeilampen, bijvoorbeeld in verkeerslichten, waarschuwingslichten bij overwegen en in lantaarns te vervangen. Door de veel langere levensduur, grote mechanische schokbestendigheid, veel kleinere energiebehoefte en daardoor veel minder warmte-ontwikkeling zijn zij een goedkoop en zeer milieuvriendelijk alternatief. Nieuwere typen zijn in opmars en worden snel ontwikkeld ter vervanging van halogeenlampen. Ze verbruiken in verhouding veel minder energie, en zijn zeker niet duurder.

Rendement

Er is een belangrijk verschil in het rendement voor gekleurde, monochromatische leds aan de ene kant, en witte leds aan de andere kant. Een monochromatische led, vooral een rode, kan bijzonder efficiënt zijn (tot wel 50% van de elektrische energie wordt omgezet in licht). Het loont heel duidelijk om zulke leds te gebruiken om gloeilampen in rode verkeerslichten te vervangen: de gloeilamp heeft een totaal rendement van wit licht van zo’n 5 procent, en zelfs daarvan wordt maar een klein deel gebruikt (het grootste deel wordt tegengehouden door het rode glasfilter). Ook de beperkte openingshoek van een led komt hier van pas.

Het rendement van een witte led is kleiner dan dat van een rode led. Dat komt doordat een witte led is opgebouwd uit een blauwe led waarvan een gedeelte van het licht door een fosfor wordt omgezet in geel licht en warmte. Het geel in combinatie met blauw geeft een witte indruk. Aanvankelijk waren witte leds door dit principe niet of nauwelijks efficiënter dan grote gloeilampen. Maar inmiddels is het door technische ontwikkelingen gelukt om ook het rendement van witte leds aanzienlijk te verhogen. In april 2012 werd een record bereikt van 254 lumen per watt.

Branduren van de LED lamp

Een led kan vele uren meer licht geven dan een spaarlamp voordat hij er mee stopt. Vaak staat op verpakking van ledverlichting dat deze zeker 30.000 tot 50.000 branduren zou moeten meegaan. Van cruciaal belang bij een ledlamp is dat de warmte goed afgevoerd wordt. Als dit niet het geval is, dan gaat de levensduur van de led snelachteruit. Deze zal dan de 50.000 branduren zeker niet worden gehaald. Ook de kwaliteit van de elektronica is van belang voor de levensduur.

Welke toepassingen zijn mogelijk

Vanuit oudsher werden leds toegepast voor vervanging voor indicatielampjes en zevensegmentendisplays. Leds worden tegenwoordig veelal toegepast in consumentenelektronica bijvoorbeeld als infraroodzender in afstandsbedieningen en spannings- of signaalindicators. Ook zie je steeds vaker Led in lichtkranten en platte beeldschermen. Vooral door de vrij recent ontwikkelde mogelijkheid om leds blauw of door combinaties van leds wit licht uit te laten stralen, is het potentiële toepassingsgebied aanzienlijk toegenomen.

Een serie leds op rij wordt ook gebruikt als derde remlicht voor een achterlicht van een auto, of gemonteerd achter de achterruit van een auto. Audi en GM waren bij de eerste autofabrikanten die leds grootschalig toepasten in hun auto’s. Zo was in het jaar 2000 de Cadillac deville voorzien van volledige ledverlichting aan de achterzijde van de auto en was de Audi R8 de eerste auto waarbij de koplampen volledig uit leds verlichting bestaan. Ook de nieuwe zwaailichten op ambulances, politie en brandweer zijn meestal al ledlichten. De laatste tijd zien we ook veel leds verschijnen in tuinverlichting met ingebouwde zonnecel die uit zonlicht elektrische energie genereert, deze wordt opgeslagen in een oplaadbare batterij.

Meerdere toepassingen

Verdere toepassingen zijn onder anderen compacte zaklampen en fietslampen, zowel vast gemonteerd op de fiets of als losse clip-on-units die eenvoudig te monteren zijn.

Er worden ook leds gebruikt in de nieuwe verkeerslichten en bij spoorwegovergangen. Voordeel daarvan is dat ze lang meegaan, niet gevoelig zijn voor mechanische trillingen. Daardoor verbruiken ze veel minder energie dan de vroeger gebruikte gloeilampen.

Ook voor straatverlichting worden steeds meer leds gebruikt. Vrijwel alle grote leveranciers van straatverlichting hebben inmiddels een of meerdere led-armaturen in hun leverprogramma opgenomen. De meerderheid van deze armaturen geeft wit of koelwit licht meestal aangeduid als K6000 of hoger. De Nederlandse fabrikant Innolumis maakt echter gebruik van groene en rode leds, wat een goudgroen schijnsel oplevert. Deze spectrale verdeling sluit beter aan bij de fysiologische eigenschappen. Ook van het menselijk oog in het donker (het Purkinje-effect). Hierdoor is er minder licht nodig is om toch goed te kunnen zien. Op termijn worden leds gezien als een goed alternatief voor alle soorten verlichting. Ze hebben een langere levensduur en een laag energieverbruik bereikt. Dit is in de meeste gevallen veel lager dan de bestaande lichtbronnen.

Land en tuinbouw

Ook in de land en tuinbouw wordt al veel led verlichting gebruikt zowel voor meerlagenteelt als voor assimilatieverlichting. Ook hier speelt de spectrale verdeling van de lichtbron een grote rol. Planten maken niet van het volledige lichtspectrum gebruik voor hun fotosynthese. Er kan daarom veel energie bespaard worden door met ledverlichting alleen die lichtfrequenties aan te bieden. Waar de plant wat mee kan en geen energie te steken in lichtfrequenties. Deze zijn onbelangrijk voor de ontwikkeling van de gewassen. Kassen die van deze techniek gebruikmaken, zijn in het donker te herkennen. Veelal aan een vage roodblauwe gloed die de led uistraalt. Dit in tegenstelling tot de veel sterkere oranje ‘halo’ van natrium en SON-T-lampen in andere kassen.

De laatste tijd is er ook een grote opmars van ledverlichting in de evenementenbranche en bijvoorbeeld als theaterverlichting. Door het aanzienlijk lage stroomverbruik. De goede aanstuurbaarheid van deze led is dit een uitermate geschikte oplossing voor vrijwel elke toepassing. Veelal wordt deze toepassing gebruikt als videowall. Hierbij zijn grote ledbakken te zien zijn waar beeld over loopt. Maar ook floodlights in de vorm van PAR-behuizing komen voor, deze floodlights zijn in onze webshop verkrijgbaar.