Naam

Het woord led was oorspronkelijk een afkorting van light emitting diode, in het Nederlands: lichtemitterende diode. Vandaag de dag is het woord zo ingeburgerd dat het niet meer als een afkorting gevoeld wordt. De Nederlandse Taalunie heeft om die reden besloten dat het woord zonder hoofdletters geschreven moet worden (vergelijkbaar met radar). In het Engels schrijft men LED, wat wordt uitgesproken als el-ie-die.

Geschiedenis

De Russische wetenschapper Oleg Losev ontdekte reeds halverwege de jaren '20 dat diodes licht uitstraalden als er stroom doorheen werd gestuurd. In 1927 publiceerde hij in een Russisch tijdschrift details over de eerste led en vroeg een patent aan. Losevs werk bleef echter onopgemerkt. Daardoor duurde het tot 1962 voordat de led echt doorbrak. In dat jaar ontwikkelde Nick Holonyak een werkende led.

Energieverbruik

Monochromatische leds hebben meestal een aanzienlijke energie-efficiëntie en slijten niet door gebruik. Er bestaan diverse gangbare formaten, variërend van 1,8 mm tot 20 mm, waarvan 3 en 5 mm de gangbaarste zijn. Ze kunnen door pootjes of aansluitcontacten op een printplaat worden vastgesoldeerd of met behulp van Surface Mounted Device-techniek (SMD) direct op de printplaat gemonteerd.

Hogehelderheidsled

Leds hebben in eerste instantie schaalverlichtingslampjes en controlelampjes vervangen. Door een ontwikkeling die rond het jaar 2000 plaatsvond, kunnen nu ook leds worden geproduceerd met een zeer hoge helderheid, zogenaamde hogehelderheidsleds. Hierdoor zijn deze halfgeleiders nu gestaag in opmars om gloeilampen, b.v. in verkeerslichten en waarschuwingslichten bij overwegen, te vervangen. Door hun veel langere levensduur, grote (mechanische) schokbestendigheid, veel geringere energiebehoefte en daardoor veel minder warmte-ontwikkeling zijn zij een goedkoop en milieuvriendelijk alternatief. Nieuwere typen zijn in opmars ter vervanging van halogeenlampen. Ze verbruiken in verhouding minder energie, en zijn niet veel 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 veel kleiner dan dat van een rode led: een witte led is opgebouwd uit een blauwe led (rendement daarvan is al lager dan voor een rode) waarvan een gedeelte van het licht wordt opgevangen door een fosfor die het, met een belangrijk energieverlies, omzet in geel licht. Het geel in combinatie met blauw geeft een witte indruk. Witte leds zijn door dit principe niet of nauwelijks efficiënter dan grote gloeilampen (van zo'n 100 watt). Echter, omdat kleine gloeilampen zoals in zaklampen een nog lager rendement kennen, en omdat het licht van de felle leds sterk gebundeld is, zijn er nog wel toepassingen waar vervanging nuttig kan zijn. De meest efficiënte witte verlichting wordt overigens gevormd door fluorescentielampen, als men het aantal lumen per Watt beschouwt.

Een felle, witte led

Lichtstroom vergeleken

• De ouderwetse gloeilamp: 12 tot 15 lumen per watt (afhankelijk van het vermogen van de lamp).
• De halogeenspot: ca. 20 lumen per watt
• De modernste (2010) superfelle witte leds (type superflux): commercieel verkrijgbaar 60..100 lumen/W
• Een moderne spaarlamp (15 W): 55-60 lumen per watt
• TL-buizen: ca. 100 lumen per watt, met een Colour Rendering Index van 95 (Philips)
• Natriumlampen (straatverlichting): 120-200 lumen per watt.

Een moderne spaarlamp is dus efficiënter dan de modernste led. Een led verslaat wel de ouderwetse gloeilamp en ook de halogeenspot, maar niet de moderne spaarlampen. De prijs van een moderne led is ongeveer 15 eurocent per Lumen; dat is ca. 15x zoveel als de prijs van een gewone spaarlamp, die minder dan 1 eurocent per Lumen kost (prijspeil 2006). Ook in prijs is een led dus (nog) absoluut niet concurrerend. In levensduur wel; een led gaat gemakkelijk 50 000 uur mee, en zelfs de modernste TL-buizen en natrium- of kwiklampen halen nooit meer dan 18 000 uur. Uitzondering hierop zijn de zogenaamde "long life" TL-buizen. Deze kunnen, afhankelijk van het toegepaste voorschakelapparaat wel tot ca 84.000 uur meegaan. Deze levensduur is gebaseerd op een technische uitval van maximaal 10% en een maximale lichtterugval van 10% . Bij de meeste leds met hoog vermogen neemt de lichtopbrengst gedurende de levensduur langzaam af. Bovendien neemt de levensduur (en lichtopbrengst) snel af als de led (te) heet wordt. Een goede koeling is nodig, en dat maakt hem weer groter en zwaarder. Harde schriftelijke garanties over levensduur en lichtopbrengst geeft echter bijna geen enkel bedrijf.

Leds met een hoog vermogen zijn minder efficiënt qua lichtopbrengst per watt (bijvoorbeeld, Luxeon K2 van Philips: 24 lumen per watt [2008]) in vergelijking met kleinere leds (bijvoorbeeld, superflux 4-chip-keds: 44 lumen per watt [2008]). Een kleinere led is wel heel efficiënt in lichtopbrengst per watt, maar geeft maar weinig licht (3 à 5 lumen) doordat de maximale elektrische stroom door de led niet groot mag zijn.

LEDs hebben ook de unieke eigenschap dat bij dimmen (minder stroom door de LED) het rendement toeneemt, Ook in de kou neemt het rendement toe in tegenstelling tot de op fluorescentie lampen gebaseerde spaarlampen, die in de kou juist minder licht gaan geven.

 

 

Toepassingen

Vanouds werden LEDs toegepast als vervanging voor signaallampen en in Zevensegmentendisplays. Leds worden tegenwoordig alom toegepast in consumentenelektronica als infraroodzender in afstandsbedieningen en spannings- of signaalindicators, maar ook steeds vaker 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 voor derde remlicht; gemonteerd achter de achterruit van een auto. Audi was één van de eerste autoproducenten die leds grootschalig toepaste in haar productiemodellen. Zo is de Audi R8 de eerste auto waarbij de koplampen volledig uit leds bestaan. Ook de nieuwe zwaailichten voor ambulances, politie, brandweer enz. zijn meestal LED-lichten. De laatste tijd zien we ook veel leds verschijnen in tuinverlichting met ingebouwde zonnecel die uit zonlicht elektrische energie genereert, welke wordt opgeslagen in een oplaadbare batterij. Een lichtgevoelige sensor zal 's avonds bij het invallen van de duisternis het signaal geven om de ingebouwde led(s) te laten oplichten. Het voordeel hiervan is dat er geen (ondergrondse) bekabeling meer nodig is.

Verder toepassingen zijn compacte zaklampen en fietslamp, zowel vast gemonteerd op de fiets, als als losse clip on units. Voor de vaste verlichting op fietsen wordt tegenwoordig voor duurdere fietsmodellen voor de koplamp een naafdynamo gebruikt met in de voorvork weggewerkte bedrading en voor het achterlicht op een batterijen werkende LED, met bewegings- en lichtsensor. De achterlamp gaat dan automatisch branden als er in het donker gefietst wordt.

Met een bijzondere optische constructie kan van de led een halfgeleiderlaser gemaakt worden. Zo'n led geeft sterk gebundeld coherent licht af met een zeer specifieke golflengte, waardoor hij geschikt is om te worden toegepast in cd- en dvd-opname- en afspeelapparatuur. Deze leds hebben wel een beperkte levensduur. Bij gebruik van enkele uren per dag, zal zo'n led ruwweg 8 jaar meegaan.

Er worden ook leds gebruikt in nieuwe verkeerslichten en bij spoowegovergangen. Voordelen daarvan zijn, dat ze lang meegaan, vrijwel niet gevoelig zijn voor mechanische trillingen, en minder energie verbruiken dan de vroeger gebruikte gloeilampen.

Ook voor straatverlichting worden leds op beperkte schaal gebruikt, zoals in Amsterdam. Op termijn worden leds gezien als een goed alternatief voor andere soorten verlichting waarbij een langere levensduur en een lager energieverbruik bereikt wordt dan met andere lichtbronnen.

Een andere toepassing van leds in consumentenelektronica is het gebruik van leds als backlight in televisies - ook wel LED TV genoemd - en computermonitoren. Traditionele beeldschermen gebruiken ccfl's als backlight om de verscheidene pixels te verlichten. Een verschijnsel dat vaak optreedt bij deze methode van verlichten is "backlight bleeding." Omdat elke ccfl afzonderlijk een groot gebied verlicht komt het vaak voor dat de ccfl gebieden belicht die niet zouden moeten worden verlicht. Dit is vooral zichtbaar bij een volledig zwarte afbeelding. Aan de randen van het scherm is de kleur dan lichter dan op de rest van het scherm. Dit kan als storend worden ervaren. Door het gebruik van leds als backlight wordt dit verschijnsel minder en mits goed geplaatst verbannen. Door elke led een klein doelgebied te geven en de optie te installeren om elke afzonderlijke led wel of niet te laten branden lekt er minder licht weg aan de zijkanten en kunnen zwarte afbeeldingen beter worden weergegeven. Samsung kwam als eerste op de markt met een LED TV in 2006.

bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Led