LED-verlichting

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
LED-verlichting
Led.jpg
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Marjanne Hendrikse en Marlot Blaak
Jaar: 2011
Wikipedia link: Light-emitting diode

Inhoud

Inleiding

Led is een afkorting van Light Emmitting Diode. In het Engels wordt daarom het uitgesproken als L-E-D. In Nederland heeft de Taalunie besloten dat dit niet nodig is omdat de afkorting al zo is ingeburgerd dat het als woord fungeert. Daarom hoeft het niet geschreven te worden met punten tussen de letters of met hoofdletters. In het kort is led een voorwerp wat licht geeft als je het aansluit aan elektriciteit.

Beschrijving

Werking

Werking van een led

Een led geeft licht door middel van een diode. Een diode is gemaakt van twee geleidende materialen (in het figuur aangegeven met geel en groen). Deze liggen naast elkaar. Door een spanning door de schakeling te laten lopen ontstaat er een spanningsverschil tussen de twee materialen. Als het verschil groot genoeg is gaan er elektronen over springen van het ene materiaal op het andere materiaal. Dit overspringen veroorzaakt het licht. De elektronen die overspringen trillen met een bepaalde golflengte, dit is afhankelijk van de soorten materialen waaruit de led bestaat.

Doorsnede van een led

Doorsnede van een led

Uitleg van de onderdelen van een led: Molded epoxy lens zorgt ervoor dat het licht gefocust wordt in een bepaald aantal graden. Led chip: hierin zit de diode, hier wordt het licht gemaakt. Lead bestaat uit een anode en een cathode. Deze zorgen voor de verbinding tussen het elektrisiteitsnetwerk en de wire, die op zijn beurt de verbinding vormt naar de chip. Reflecting Cup ook wel Heatsink Slug genoemd, bestaat uit thermisch geleidend materiaal wat de warmte van de chip wegvoert en het licht reflecteerd naar de kant waar het op moet.

Eigenschappen

Kosten

De kosten van leds zijn afhankelijk van de:

  • Kleur van de led. Dit komt doordat elke kleur van een ander materiaal gemaakt wordt en deze materialen in prijs verschillen
  • Straalhoek. Dit heeft te maken met dat je met een grote straalhoek een grotere lichtopbrengst in totaal nodig hebt om dezelfde lichtintensiteit te krijgen
  • Vermogen. Een hoger vermogen betekend een fellere led, waardoor er minder nodig zijn om dezelfde lichtopbrengst te krijgen
  • Hoeveelheid. Hoe meer leds je koopt, hoe goedkoper ze worden

Leveringsvormen

Er zijn veel verschillende vormen leds. We bespreken er hier 8 verschillende vormen.

  • Felle leds

Dit soort led heeft een hoge lichtopbrengst ten opzichte van het vermogen, maar geeft dit licht slechts in één kleur.

  • Duo leds

Duo leds hebben twee chips in zich zitten. Deze twee chips bestaan allebei uit een ander materiaal, waardoor er twee kleuren licht uit kan komen. Er bestaan twee soorten. De variant met twee pinnen (cathode en anode) kan je 3 kleuren mee maken: 2 kleuren door de stroom op verschillende manieren er door heen te sturen en de derde kleur door wisselspanning op de led te zetten. Bij de 3 pins variant hebben de leds een gezamelijke cathode/anode maar de andere pin hebben ze apart. Hierdoor zijn de leds los van elkaar aan te sturen, waardoor het hele kleurspectrum tussen de twee basiskleuren, te maken is.

  • Full color leds

In full color leds zitten 3 (of soms 4) chips. De chips hebben de RGB-kleuren (leds met 4 chips hebben een extra blauwe chip, omdat deze vaak minder krachtig is). De chips kunnen apart aangestuurd worden. Deze leds hebben 4 pinnen. Één pin daarvan is een gezaamelijke cathode of anode. Als een full color led een gezamelijke cathode heeft, kan men dat herkennen aan het bijschrift CC (common cathode, dit is de + pool). In het geval van een gemeenschappelijke anode heet dit CA (common anode, gezamelijke -). Voor de werking of resultaat maakt dit niets uit.

  • Knipper leds

Knipper leds zijn voorzien van een stukje elektronica die ervoor zorgt dat de led gaat knipperen.

  • Low cost leds

Deze leds zijn tot 10 keer goedkoper dan bijvoorbeeld felle leds. Deze leds hebben een lage lichtopbrengst en worden vaak gebruikt als indicatielampje in computers of andere elektronische aparaten.

  • IR leds

Infrarood leds zenden alleen infrarood licht uit, wat mensen niet kunnen zien. Deze leds worden gebruikt in beveiligings aparatuur, zoals camera’s, omdat infrarood licht wel te zien is door camera’s.

  • Hyperflux leds

De lens van deze leds zorgt voor een straalhoekgrootte van meer dan 25˚. Toch hebben deze leds dezelfde lichtsterkte als normale leds. De totale lichtopbrengst is dus zeer hoog.

  • High power leds

High power leds zijn tot 40 keer feller ten opzichte van normale leds. Het vermogen van deze leds is groter dan 1 Watt. Omdat het vermogen zo hoog is, heeft het koeling nodig en speciale aansturing. Deze leds worden gebruikt als er weinig ruimte is om lampen te plaatsen.

Be- en verwerkingstechnieken

Het verwerken van leds is relatief eenvoudig aangezien ze makkelijk binnen een circuit te plaatsten zijn. Echter is er wel vaak een extra weerstand nodig zodat het voltage kloppend is met het benodigde voltage in de led.

Toepassingen

De Led is divers materiaal dat op veel verschillende manieren wordt toegepast.

  • Led gebruikt voor borden en signaalverlichting

Door het lage energie verbruik is led ideaal voor het gebruik voor signaal verlichting op producten. De led is klein en makkelijk in gebruik. Door deze aspecten is led ook erg goed te gebruiken in borden en of schermen, de reden daarnaast dat het makkelijke gebruikt kan worden is dat de led snel en gemakkelijk kan in en uitgeschakelt worden. Hier gaat het dan met name om verkeersborden, busborden en daarnaast ook grote schermen in stadions.

  • Led als verlichting

Een steeds meer opkomende trend is het gebruik van led in verlichting. Bijvoorbeeld in de halogeen verlichting word de led steeds verder door ontwikkeld. Om onderandere het verkrijgen van” natuurlijker “ licht. Dit wil zeggen licht dat meer op gloeilamp licht lijkt, omdat dit word ervaren als sfeer voller. Ook het varieren van kleur is tegenwoordig populair in de verlichting, dit is makkelijk te doen doormiddel van de full-colour led.

  • Led in schermen

Een led scherm is fundamenteel anders dan bijvoorbeeld een televisie scherm. Inplaats van dat er een afbeelding , door een kathodestraalbuis wordt gestuurd. Bestaat iedere pixel uit 4 leds met 3 verschillende kleuren. Door een snellere reactietijd zijn de beelden (veelal bij snelle actiefilms of het kijken van sport) veel scherper. Daarnaast is een led scherm in gebruik goedkoper door het lage energie verbruik.

  • Led voor verschillende specifieke toepassingen

Tegenwoordig wordt de led voor steeds meer verschillende toepassingen gebruikt. Dit door zijn grote voordelen en de mogelijkheid tot het aanpassen van verschillende eigenschappen. Led wordt ingezet bij bijvoorbeeld plantages voor groei lichten, aangezien leds kunnen worden aangepast op een specifiek kleuren spectrum dat ideaal is voor de fotosynthese van planten. Led kan niet alleen gebruikt worden voor het geven van licht. Ook wordt led veelvuldig ingezet in niet visuele applicaties. Neem bijvoorbeeld afstandsbedieningen waar gebruik wordt gemaakt van een infrarood leds. Daarnaast worden leds ook veel gebruikt als lichtbron voor verschillende sensoren zo ook in een optische muis wordt meestal gebruik gemaakt van een led. In veel producten waar ze een eenvoudige lichtsensor nodig hebben worden leds ook geimplementeerd aangezien een led ook gebruikt kan worden als photodiode. Dit is vaak een goedkope oplossing en is makkelijk in een circuit te plaatsen. Led wordt ook vaak gebruikt in machine vision systems, dit zijn systemen die vaak een controllerende functie op zich nemen (waaronder het scannen van een apparaat oid). Bij dit soort systemen is een heldere en gelijkmatige verlichting nodig waardoor het proces beter kan worden uitgevoerd. Leds worden hier veelal voor gebruikt, een goed voorbeeld is een barcode scanner. Bij barcode scanners worden steeds vaker rode leds gebruikt i.p.v. lasers aangezien rode leds veel goedkoper.

Voordelen

  • Weinig energie verbruik
  • Lange levensduur (= weinig onderhoud)
  • Kleur
  • Reactietijd
  • Dimmen
  • Focussen van licht
  • Verschillende grotes
  • Shock resistance

Nadelen

  • Relatief hoge aanschaf prijs (hoewel dit per gebied van gebruik nog wel varieert)
  • Temperatuur afhankelijk (oververhitting en erg hoge temp)
  • Licht kwaliteit (licht is nog niet zoals hetzelfde licht al dat van een gloeilamp en wordt vaak als koud licht gezien, wel zijn er steeds meer ontwikkelingen op het gebied van kleur!)

Milieuaspecten

Deze informatie is gebaseerd op een onderzoek uitgevoerd door een groot schalige producent en kenniscentra op het gebied van led (OSRAM), de onderzoeks resultaten zijn gebaseerd op één van de hogere klasse leds die OSRAM in hun productie heeft. Hoewel de gegevens hierdoor niet geheel zijn toe te passen op de lagere klasse leds is dit wel de toekomst van de led. Op dit moment ligt vooral de gebruikte energie in het productie proces hoger.

  • Global Warming Potential - gemeten in hoeveelheid CO2 die vrij komt gedurende productie proces en gebruik

Global Warming Potential

  • Acidification Potential - verzurings potentieel wordt gemeten door het vrijkomen van stikstof en sulfaat dioxide (SO2), dit is van invloed op de verontreiniging van grond, water, flora en fauna en zelfs tot beschadigingen leiden van bouw materialen.

Acidification Potential

  • Eutrophication Potential – hierbij gaat het om de hoeveelheid vervuiling die in de riolering terecht komen. Het gaat hier voornamelijk om fosfor en stikstof. Dit zorgt voor abnormale activiteiten in verschillende ecosystemen (voornamelijk in rivieren waarbij overlast onstaat als buitensporige planten groei)

Eutrophication Potential

  • Photochemical Ozone Creation Potential – hier gaat het om zogenaamd “ground level ozone” die schadelijk is de mens als het in te hoge concentraties voorkomt.

Photochemical Ozone Creation Potential

  • Human Toxicity Potential – een berekende index die aangeeft hoeveel potentiele schade een hoeveelheid chemische stoffen kunnen doen in het milieu. De stoffen die gemeten worden zijn: arsenicum, sodium, dichromaat en stikstof fluoride. Deze worden voornamelijk veroorzaakt door het stroomverbruik. Dit zijn daarnaast allemaal potentieel gevaarlijke stoffen voor de mens en geven een kans op kanker.

Human Toxicity Potential

  • Abiotic Depletion Potential – dit potentieel gaat over het verbruik van grondstoffen.

Abiotic Depletion Potential
Conclusie; leds zijn zeker veel beter voor het milieu in vergelijking tot de gloeilamp. Zo blijken leds een goede concurrentie wat betreft de huidige spaarlamp. En doordat er steeds verder ontwikkelt wordt en het beperken van de benodigde energie in het productie proces van de led, behoort de led tot 1 van de minst milieu belastende vormen van verlichting.

Leveranciers en kenniscentra

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen