De werking van ledverlichting

ledverlichting

De afkorting LED betekent light emitting diode, een diode die licht uitzendt. Een diode is een elektrisch onderdeel dat stroom in één richting geleidt, maar niet in de andere, aldus Wikipedia.

Een diode is een halfgeleider: materiaal dat in de basisvorm niet geleidend is, maar door toevoegingen wel gedeeltelijk geleidend gemaakt kan worden. Vandaar halfgeleider. Dit materiaal kenmerkt zich door twee aparte lagen waartussen de elektronen kunnen bewegen. Bij een diode die licht uitzendt, gebeurt dat als elektronen uit de ene laag in de andere vallen en daarbij energie verliezen, dat in de vorm van licht (fotonen) wordt uitgezonden. Materiaal voor een diode is bijvoorbeeld silicium – dat op zich niet geleidend is – waaraan fosfor wordt toegevoegd, zodat het deels geleidend wordt.

Ledverlichting in alle kleuren

Door de afstand tussen beide lagen van de halfgeleider groot genoeg te maken, is de energieval van de elektronen groot genoeg om zichtbaar licht, dus licht in lagere frequenties, te produceren. Afhankelijk van de materiaalsamenstelling van de halfgeleider ontstaat licht in een bepaalde kleur, zoals rood, groen, geel of blauw. Wit licht ontstaat door een blauwe led voorzien van een fluorescerende laag, waardoor een deel van het blauwe licht in geel wordt omgezet; samen wordt dit als wit licht ervaren. Maar ook de combinatie van rood, groen en blauw geeft wit licht.

Met leds kan tegenwoordig dus licht in vrijwel iedere kleur gemaakt worden. Je kunt de verlichting hierdoor aanpassen aan het doel: koud licht voor geconcentreerd werken, warm licht voor ontspanning.

Door meerdere leds te combineren, ontstaat een lamp. Zo kan een rond paneeltje volgezet met leds en vormgegeven als een gloeilamp de conventionele gloei- of spaarlamp vervangen. Door de leds naast elkaar te plaatsen op een lange strip en deze in een buis te plaatsen, ontstaat een variant op de klassieke tl-buis. Een rechthoekige plaat volgezet met leds noemen we een ledpaneel.

Wisselspanning naar gelijkspanning

Leds gaan branden door een gelijkstroom (DC) van laag voltage door de diode te leiden. Omdat uit het stopcontact 230V wisselstroom (AC) komt, is een transformator nodig om deze wisselspanning om te zetten in gelijkspanning van het gewenste niveau. Leds kunnen niet goed tegen wisselingen in spanning; hierdoor wordt de levensduur verkort. Vandaar dat elektronica de output van de transformator bewaakt en op het juiste niveau houdt. Dit geheel noemt men de driver, de voeding van de ledlamp.

De driver produceert behoorlijk wat warmte. De efficiency van ledverlichting neemt af bij hogere temperaturen. Het is daarom van belang dat warmte goed wordt afgevoerd, vooral aan de achterzijde van het materiaal waarop de leds zijn gemonteerd. Als de driver in één lamp gecombineerd wordt met de leds, is extra voorzorg voor de afgifte van de warmte noodzakelijk. Vaak hebben lampen hiervoor koelribben aan de achterzijde. Als het om panelen gaat, wordt de driver vaak los van het paneel gemonteerd.

Lichtopbrengst en halfwaardetijd

Ledlampen hebben het meeste rendement in een koude omgeving. Daarom doen ze het goed in koel- en vrieshuizen; de veel lagere warmteproductie scheelt in het koelen van de ruimte. Behalve een besparing op elektriciteit voor verlichting, ontstaat ook een besparing op de elektriciteit voor de koeling.

Ook ledlampen geven naarmate ze langer worden gebruikt minder licht af. Bij het maken van een lichtplan en het vervangen van bestaande verlichting voor led moet dus niet alleen naar de gewenste lichtopbrengst (nu) gekeken worden, maar ook naar de halfwaardetijd en de opbrengst over een paar jaren.

Sommige typen ledlampen claimen een levensduur van 50.000 branduren, dat is vijf keer zo veel als moderne tl-verlichting. De vraag is of de kwaliteit van de lamp zodanig is, dat ook na 30.000 branduren de lichtopbrengst nog voldoende is.

De levensduur van de meeste typen verlichting wordt ook beïnvloed door het aan- en uitschakelen. Bij led is het voordeel dat aan- en uitzetten en ook dimmen de levensduur nauwelijks beïnvloed, in vergelijk met conventionele lampen.

Lees verder over ledverlichting

 

Cursus Toepassen van ledverlichting in gebouwen