Kenmerken van LED’s: waarom zij de toekomst van verlichting zijn

Inleiding: Wat is een LED?

Een LED is een lichtdiode die zich in de loop der jaren heeft ontwikkeld tot een nieuw halfgeleiderapparaat dat de algemene verlichtingstechnologieën van de moderne wereld aanzienlijk heeft verbeterd. Om de essentiële kenmerken van de LED-technologie te begrijpen, moet men beginnen bij de werking van het onderdeel, namelijk de pn-overgang. Door een stroom in de voorwaartse richting door deze overgang te leiden, worden fotonen uitgezonden, waardoor zichtbaar licht wordt gegenereerd via een proces dat elektroluminescentie wordt genoemd.

Sinds de eerste leds in de jaren zestig werden ontwikkeld, heeft de led-technologie een aanzienlijke vooruitgang geboekt. De huidige LED-technologie omvat het gebied van de halfgeleiderfysica, waardoor de lichtintensiteit en het energieverbruik nauwkeurig kunnen worden geregeld. De basisopbouw van een LED bestaat uit verschillende lagen van verschillende halfgeleidermaterialen, die als belangrijkste functie hebben de efficiëntie van de lichtuitstraling te verbeteren. Bovendien zou deze LED-handleiding onvolledig zijn als niet werd vermeld dat moderne LED's kunnen worden gevoed met een spanningsbereik van 2 tot 4 LED's, waardoor ze op tal van manieren zeer bruikbaar zijn.

Belangrijkste fysieke kenmerken van leds

Afmetingen en vormfactor

Een van de meest opvallende kenmerken van een LED-diode is het compacte formaat en de veelzijdigheid in vormgeving. De hedendaagse LED’s zijn verkrijgbaar in tal van verschillende vormen en maten, maar hun afmetingen variëren nog steeds van kleine SMD-LED’s die in mobiele telefoons worden gebruikt tot grotere modules met een hoog vermogen die zijn ontworpen voor straatverlichtingssystemen. De fysieke specificaties van de LED zorgen er dus voor dat er een redelijke mate van flexibiliteit is op het gebied van ontwerp en toepassing.

Dankzij de opmars van de LED-technologie kunnen leveranciers nu speciale behuizingen in verschillende maten en soorten ontwikkelen, waarmee unieke soorten licht kunnen worden geproduceerd die met conventionele gloeilampen niet mogelijk zijn. Volgens schattingen van het Amerikaanse Ministerie van Energie heeft de miniaturisatie van de LED-technologie geleid tot een 75%-verkleining van de afmetingen van verlichtingsarmaturen in vergelijking met conventionele verlichtingsarmaturen.

Duurzaamheid en robuustheid

LED-lampen worden gekenmerkt door hun duurzaamheid en weerstand tegen fysieke schokken. Ze zijn bovendien een flinke verbetering ten opzichte van gewone gloeilampen of tl-lampen, aangezien ze geen breekbare glazen onderdelen of gloeidraad bevatten. Daarnaast zijn de solide onderdelen die in de LED-constructie zijn ingebouwd industrieel robuust, waardoor ze behoorlijk wat stoten en trillingen kunnen weerstaan.

• Maximale schokbestendigheid tot een versnelling van 100 G

• Geschikt voor gebruik bij temperaturen van -40 °C tot 85 °C

• Vrij van alle soorten schadelijke stoffen, waaronder kwik

• Zeer goed bestand tegen veelvuldige cycluswisselingen

Richtingsafhankelijke lichtopbrengst

LED-verlichting kenmerkt zich door een gerichte lichtuitstraling die als opvallend kenmerk kan worden ingebouwd. In tegenstelling tot standaard wolfraamlampen of gloeilampen is bij LED-verlichting geen reflector of diffuser nodig, aangezien de lichtuitstraling gericht is, in tegenstelling tot de eerder genoemde lampen die het licht in alle richtingen verspreiden; gerichte verlichting is daarentegen bedoeld voor taakverlichting in een bepaald specifiek gebied, wat betekent dat de lichtuitstraling alleen voor bepaalde toepassingen nodig is.

Dankzij geavanceerde optische elementen en een geavanceerd koellichaamontwerp kunnen fabrikanten het lichtverspreidingspatroon verbeteren, wat te danken is aan hun investeringen in halfgeleiderontwerp. Door deze onderscheidende kenmerken wordt het lichtverlies aanzienlijk verminderd en verbetert de efficiëntie van het gehele systeem.

Elektrische eigenschappen van leds

De werking en toepassing van LED-technologie worden vooral beïnvloed door de elektrische eigenschappen ervan. Voor een correcte toepassing van een LED zijn spannings- en stroomparameters onontbeerlijk. Afhankelijk van de kleur en het type kunnen er weliswaar enkele variaties zijn, maar over het algemeen werken LED’s binnen een spanningsbereik van 2 tot 4 volt, waarbij de doorlaatrichting het meest wordt gebruikt. Het ontwerp van de LED heeft een fundamenteel kenmerk, namelijk het gebruik van doorlaatspanning.

Bij het specificeren van de LED behoren de verhouding tussen de voorwaartse stroom en de spanningsval over de LED tot de belangrijkste aspecten. De gewone gloeilamp werkt door rechtstreeks op het lichtnet te worden aangesloten, maar een LED is een stroomapparaat en heeft een stabiele elektrische stroom nodig om te functioneren. In eenvoudige LED-schakelingen of andere soorten voedingscircuits kunnen stroombeperkende weerstanden worden geplaatst om het proces te vergemakkelijken. Complexere schakelingen bevatten doorgaans een zenerdiode die de stroom in omgekeerde richting vermindert, zodat aan de spanningsvereisten van de LED wordt voldaan.

Optische eigenschappen van leds

Lichtemissiespectrum en kleurvariabiliteit

De eigenschappen van LED-technologie zorgen ervoor dat het spectrum van de lichtuitstraling op ongekende wijze kan worden geregeld. Door de halfgeleidermaterialen aan te passen, kunnen fabrikanten LED’s maken die licht uitstralen in alle verschillende kleuren van het zichtbare spectrum. Zo worden LED’s zo fantastisch kleurrijk:

Basissynthese van kleuren:

• Rood – golflengte 620–645 nm

• Groen – golflengte 520 – 550 nm

• Blauw – golflengte 460 – 475 nm

• Amber – golflengte 590 – 600 nm

Methoden voor het opwekken van wit licht:

Fosforomzetting:

• Blauwe LED + geel fosformateriaal

• Warm tot koel wit licht

• Veel gebruikt in algemene verlichting

RGB Mengen:

• Blauwe/groene/rode LED’s

• Meer kleurvariatie

• Voor verlichting van displays en entertainmentdoeleinden

Deze veelzijdigheid op het gebied van kleurweergave is een van de belangrijkste kenmerken van de LED-technologie. Volgens recent onderzoek in de sector kunnen LED’s een kleurweergave-index (CRI) van meer dan 90 halen, wat slechts enkele graden lager ligt dan de kwaliteit van helder natuurlijk zonlicht.

Geavanceerde technologieën voor kleurregeling zijn sinds kort gemakkelijk toegankelijk voor kopers en gebruikers, en Wosen, een van de toonaangevende fabrikanten, maakt bij de ontwikkeling van zijn LED-producten optimaal gebruik van dit soort technologieën. Onze RGB-LED-plafondlampen spelen in op deze nieuwe mogelijkheden en bieden de mogelijkheid om een breed scala aan kleuren te manipuleren. Deze armaturen vertalen miljoenen kleurmogelijkheden naar talloze combinaties van helderheid en kleurmenging, waardoor de LED-kleurmengtechnologie optimaal kan worden benut in moderne verlichtingssystemen.

Lichtrendement en helderheidsniveaus

Tot de kenmerken van de LED-technologie behoren opmerkelijke verbeteringen in de lichtopbrengst. De nieuwste generatie LED’s is uiterst efficiënt in het omzetten van elektrische energie in zichtbaar licht, terwijl er vrijwel geen infraroodstraling of UV-licht als restproduct wordt geproduceerd.

Hoe verhouden LED’s zich tot traditionele verlichtingstechnologieën?

LED’s versus gloeilampen

De eigenschappen van ledlampen komen vooral in contrast met gloeilampen nog beter tot hun recht. Bij gloeilampen wordt de gloeidraad of de draad in de lamp zodanig verhit dat deze gaat gloeien, terwijl een led gebruikmaakt van specifieke instellingen voor stroomsterkte en spanning om een veel efficiëntere werking te bewerkstelligen.

Uit onderzoek van het Amerikaanse Ministerie van Energie blijkt dat leds tot 75 procent minder stroom verbruiken dan gloeilampen, maar veel langer meegaan.

Het lage energieverbruik van led-technologie is een van de meest opvallende kenmerken ervan. In tegenstelling tot gloeilampen, die ongeveer 90 procent van hun toegevoerde energie als warmte verspillen, gebruiken leds hun toegevoerde vermogen voornamelijk om licht te produceren. Deze verbeterde ontwerpen en koelelementen, die afzonderlijk worden aangestuurd, zorgen voor een laag energieverbruik en een lage koelbehoefte. Voor een uitgebreider overzicht van de verschillen in prestaties, levensduur en kosten kun je onze gedetailleerde vergelijking bekijken op gloeilampen versus led-lampen.

LED’s versus TL-lampen

In tegenstelling tot andere vormen van verlichting, met name tl-lampen, die bepaalde giftige stoffen bevatten – met name kwik – en daarom aan het einde van hun levensduur een speciale afhandeling vereisen, blijken leds een beter alternatief te zijn, aangezien ze veel minder afval produceren. De meeste buizen zijn voorzien van eenvoudige leds die in de schakelingen zijn geïntegreerd, waardoor er geen extra voorschakelapparaten of andere soortgelijke onderdelen nodig zijn; dit vereenvoudigt de installatie- en onderhoudsprocedures.

TL-lampen en LED-lampen – welke is energiezuiniger?

Energievoordelen van leds ten opzichte van tl-verlichting:

• Er is geen vertraging bij het oplichten, aangezien ze meteen na het inschakelen op volle sterkte kunnen branden

• Ze zijn eenvoudig af te voeren, omdat ze geen kwik bevatten

• Temperaturen boven de 50 graden Celsius zijn ideaal voor deze apparaten, aangezien ze het beste presteren bij kou

• Bestand tegen breuken en zware belasting

• Door gebruik te maken van pulsbreedtemodulatie is een betere regeling mogelijk

Maatwerk en esthetische aspecten van ledverlichting

Opties voor kleurtemperatuur

Het gebruik van leds wordt ook gekenmerkt door een ongeëvenaarde regeling van de kleurtemperatuur, bijvoorbeeld van warm wit tot koel daglicht. Dankzij de huidige led-technologie kunnen fabrikanten witte led-producten maken met vrijwel elk gewenst kleurtemperatuurbereik, van warme, gezellige woningen tot heldere werkruimtes. Deze moderne technologieën hebben het mogelijk gemaakt om voor vrijwel elke behoefte en activiteit geschikte leds te ontwerpen en te produceren, over het hele spectrum.

Bovendien zijn leds tegenwoordig verkrijgbaar in verschillende vormen, zoals lichtstrips, waarmee kleuren gelijkmatig kunnen worden gemengd en de kleurtemperatuur kan worden aangepast, wat betere verlichtingsoplossingen oplevert voor diverse doeleinden. Het dimmen van de verlichting naar gelang het gewenste effect is eenvoudig mogelijk, evenals veel uitgebreidere kleuraanpassingen.

Dimmogelijkheden en bedieningsfuncties

Sommige technologische ontwikkelingen op het gebied van ledverlichting bieden de mogelijkheid om de helderheid of kleurtemperatuur naar eigen voorkeur in te stellen. Terwijl bij andere lampen dimmers moeten worden gebruikt, kunnen leds op verschillende manieren worden gedimd, waaronder pulsbreedtemodulatie, en deze methode zorgt voor een effectieve, gelijkmatige kleurverandering over het gehele dimbereik. En dit is niets anders dan de combinatie van leddiodes in de aandrijvingsvorm, waardoor de lichtverhouding kan worden aangepast.

Als het gaat om LED-oplossingen op maat, biedt Wosen LED bedrijven een totaalpakket aan LED-verlichtingsdiensten op maat. Een bedrijf kan verschillende toepassingen hebben voor zijn verlichtingsoplossingen, en daarom kan een toepassing een heel eigen reeks specificaties hebben; dat is de reden waarom wij talrijke opties kunnen aanbieden. Ons LED-aanbod omvat diverse formaten en een nauwkeurig instelbaar bereik van kleurtemperaturen, variërend van warm wit (2700K) tot daglicht (6500K+), samen met een breed scala aan lichtopbrengsten die geschikt zijn voor decoratieve, algemene en zeer heldere verlichtingstoepassingen. Voor toepassingen die een nauwkeurige kleurweergave vereisen, zijn specificaties met een CRI van >70, 80 en >90 beschikbaar. Onze verlichting beschikt tevens over RGB-mogelijkheden, waarmee de kleur en effecten kunnen worden aangepast.

Conclusie

Gezien de diverse eigenschappen van de LED-technologie is het gemakkelijk te begrijpen waarom deze apparaten de toekomst van de verlichting vormen. Uitgaande van het basisontwerp van een pn-overgangdiode beschikken LED’s over alle functies voor lichtregeling en zijn de prestaties op elk van de meetcriteria uitzonderlijk. De technologie combineert een hoge thermische efficiëntie, een lange levensduur, een grote veelzijdigheid in lichtopbrengst en afstandsbedieningsmogelijkheden die de verdere ontwikkeling van de verlichtingstechnologie waarborgen.

De indrukwekkende textuur, de uitzonderlijke visuele kwaliteit en de ongeëvenaarde personalisatiemogelijkheden van LED-lichtbronnen vormen de basis voor baanbrekende verlichtingstechnologie. Door middel van onderzoek en technologische verbeteringen worden LED’s verder geoptimaliseerd om hun toepassing in toekomstige verlichting op alle fronten te versterken.