LED verlichting wordt steeds vaker aangeboden als vervanging voor gloeilampen, halogeen of TL verlichting. Waar vroeger LED's werden gebruikt voor statusverlichting in apparaten probeert men deze techniek nu aan te passen voor vervanging van werkverlichting. Wat is LED precies en wat zijn de uitdagingen om deze techniek toe te passen om hogere lichtopbrengst te genereren?
De LED markt is heftig in beweging omdat men deze technologie als het licht van de toekomst ziet.
LED
LED is een afkorting voor "Light Emitting Diode" ofwel licht uitstralende diode. De werking van de LED is dus gebaseerd op de diode; een stukje halfgeleidertechniek dat licht geeft als er een stroom doorheen loopt. Elektrisch bekeken zijn LED's normale PN-dioden, die in de doorlaatrichting worden gebruikt. De kleur van het licht is afhankelijk van het gebruikte halfgeleidermateriaal.
Het licht van de LED komt uit een beperkt oppervlak. Het licht is met een lensje gemakkelijk te bundelen tot een gerichte straal. Hierdoor is een LED slecht geschikt voor vervanging van lampen die het licht in meerdere richtingen uitstralen zoals een TL lamp of een gloeilamp. LED vervangers voor TL verlichting worden gemaakt door vele LED's naast elkaar te plaatsen om zo meer licht te kunnen produceren.
De uitdaging is om een LED te maken met een hoger vermogen en waarbij de lichtkleur stabiel kan worden geproduceerd. De kleur van een LED wordt bepaald door de materialen waaruit de LED is opgebouwd. Ook zijn meerkleuren LED's verkrijgbaar. Dit zijn vaak twee of meer geïntegreerde LED's.
LED's werken bij een lage spanning (tussen de 2 en 5 Volt) waardoor ze afzonderlijk niet zo heel veel licht geven. Doordat men een steeds hogere lichtopbrengst probeert te creëren moet de LED gekoeld worden omdat niet alle energie in licht wordt omgezet. Dit is een van de uitdagingen bij het produceren van LED verlichting.
Zuinig
LEDs hebben de reputatie heel zuinig te zijn, maar dat is slechts ten dele terecht. Het rendement is ongeveer gelijk aan dat van een spaarlamp, maar hier vallen op korte termijn verbeteringen te verwachten. In tegenstelling tot de gloeilamp, zit de LED-lamp nog niet aan zijn theoretische top-rendement.
Als we de lichtstroom van verschillende soorten verlichting vergelijken:
- Gloeilamp: 12-15 lumen per Watt
- Halogeenspot: 20 lumen per Watt
- Moderne, felle witte LED's: 40-60 lumen per Watt
- Spaarlamp: 60 lumen per Watt
- TL-lampen: 100 lumen per Watt
- Natriumlampen: 120-200 lumen per Watt
Een moderne spaarlamp is dus efficiënter dan de modernste LED.
Levensduur
De LED lamp heeft wel een veel langere levensduur (100.000 uur) dan een spaarlamp (10.000 uur) of gloeilamp (1.000 uur). Voorlopig hebben witte LED's een kortere verwachte levensduur (zo'n tussen de 5.000 (!) en 50.000 uur). Andere kleuren LED's hebben in de regel een langere levensduur maar zijn niet geschikt voor werkplekverlichting.
Met name de nuttige levensduur en halfwaardetijd zijn van belang bij het aanschaffen van een LED (of welke andere vorm van verlichting dan ook). LED verlichting die gebruikt wordt om werkplekken te verlichten zijn duur. U wilt niet na een paar maanden geconfronteerd worden met het wegvallen van de lichtopbrengst.
Rendement
De lichtopwekking op de halfgeleider-overgang heeft al een rendement van 95% bereikt. Het totaal rendement van de LED ligt echter een stuk lager omdat niet al het licht dat opgewekt wordt uit het halfgeleidermateriaal weet te treden.
Het rendement van een LED lamp is afhankelijk van de kleur. Een rode monochromatische LED kan wel tot 50% van zijn energie omzetten in licht. Voor witte LED's is dit echter een stuk lager. In het verleden is de efficiëntie al sterk verbeterd door het halfgeleidermateriaal lichtdoorlatend te maken. Door de vormgeving van het halfgeleidermateriaal aan te passen en het aanbrengen van reflectielaag verbeteren de fabrikanten het optisch rendement nog verder. De goede (witte) LED's hebben nu een rendement van ca. 20%; ca. 25 lumen per Watt.
Ter vergelijking: de efficiëntie van een gloeilamp is ongeveer 8%, (ca. 8 lm/W en van een Kryptonlamp ca.12 lm/W)
Prijs
De prijs van LED's voor werkplekverlichting is hoog. Indien u voor LED kiest zal de terugverdientijd vaak ook langer zijn dan voor andere alternatieven. Hier zijn een aantal redenen te noemen.
Ten eerste is LED voor werkplekverlichting een opkomende technologie waar nog vol aan ontwikkeld wordt totdat de LED kan concureren met andere lichtbronnen. Ten tweede zijn voor het vervangen van een bepaalde lichtbron vaak meerdere LED's nodig. Als voorbeeld nemen we de TL-lamp. Om hier een LED alternatief voor te maken, moeten vele LED's naast elkaar worden geplaatst om een zelfde lichtopbrengst te realiseeren.
Voordelen
Met hetzelfde rendement als een spaarlamp, heeft de LED toch een aantal belangrijke voordelen: hij kan eenvoudig gedimd worden, heeft geen last van in- en uitschakeleffecten, gaat veel langer mee en het licht kan gericht worden.
In verkeerslichten en achterlichten van auto's hebben LED's zich al bewezen. Dit komt met name door de lichtkleur en het bijbehorende rendement van deze rode LED's en de benodigede lichtsterkte in deze toepassingen.
