Over Led verlichting

Home/Over Led verlichting
Over Led verlichting 2017-01-18T21:18:21+00:00

Het woord LED is een afkorting van Light Emitting Diode, in het Nederlands: licht uitstralende diode.

Een led is een elektronische component, een halfgeleidercomponent die licht uitzendt als er een elektrische stroom doorheen wordt gestuurd.

De kleur van het opgewekte licht is afhankelijk van de aard van de materialen waaruit de led is opgebouwd. Met het beschikbaar komen van de blauwe led is volledige RGB kleurmenging mogelijk geworden.

Verder zijn er leds met meer dan twee kleuren op de markt, waaronder de full-colour RGB-led, die een rode, een groene en (meestal twee) blauwe leds bevat waarmee het volledige kleurenspectrum bestreken kan worden. Ze worden onder andere toegepast in grote lichtkranten en beeldschermen.

Een led kan veel meer uren licht geven dan een spaarlamp voordat hij defect gaat. Vaak komen we op verpakkingen van ledverlichting tegen dat deze zeker 30 000-50 000 uur zou moeten meegaan. Van cruciaal belang bij een ledlamp is dat de warmte goed afgevoerd wordt. Gebeurt dat niet, dan gaat de levensduur van de led aanzienlijk achteruit. Ook de kwaliteit van de elektronica is van belang.

Door hun veel langere levensduur, grote (mechanische) schokbestendigheid, veel geringere energiebehoefte en daardoor veel minder warmte-ontwikkeling zijn zij een goedkoop en milieuvriendelijk alternatief

Leds hebben 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 fluorescentielampen gebaseerde spaarlampen, die in de kou juist minder licht gaan geven.

De laatste tijd is er ook een grote opmars van ledverlichting in de evenementenbranche. Door het aanzienlijk lagere stroomverbruik is dit een uitermate geschikte oplossing. Veelal wordt deze toepassing gebruikt bij videowalls, grote ledbakken waar beeld over loopt.

Er worden ook leds gebruikt in nieuwe verkeerslichten en bij spoorwegovergangen. 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 steeds grotere schaal gebruikt. Vrijwel alle grote leveranciers van straatverlichting hebben inmiddels een of meerdere led-armaturen in hun assortiment opgenomen. De meerderheid van deze armaturen geeft wit of koelwit licht. 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.

Ook in de tuinbouw wordt al veel ledverlichting gebruikt, voor zowel meerlagenteelt als voor assimilatieverlichting. Ook hier speelt de spectrale verdeling van de lichtbron een rol: planten maken niet van het volledige lichtspectrum gebruik voor hun fotosynthese. Er kan daarom energie bespaard worden door met ledverlichting alleen die lichtfrequenties aan te bieden waar de plant wat mee kan en geen energie te steken in lichtfrequenties die onbelangrijk zijn voor de ontwikkeling van het gewas. Kassen die van deze techniek gebruikmaken, zijn in het donker te herkennen aan een vage roodblauwe gloed, in tegenstelling tot de veel sterkere oranje ‘halo’ van natrium en SON-T lampen in andere kassen.

De standaard stroom door een led is 20 mA continu, maar de meeste leds kunnen 10-30 mA verwerken. Het is overigens heel goed mogelijk om pulsvormige stromen tot wel 1 A te gebruiken als de gemiddelde stroom maar binnen de veilige grenzen blijft. In het geval van constante gelijkstroom laat de grootte van de stroombegrenzende weerstand zich als volgt berekenen:

I: stroomsterkte, Us: voedingsspanning, Ul: werkspannings van de led, R: voorschakelweerstand.

Het invullen van de waarden voor een rode led: 20 mA, 1,6 V werkspanning en 5 V voedingsspanning levert op:

(kies 180 Ω uit de E12-reeks

Voor de zwakstroomleds, die een standaardstroom van 3 mA vragen, geldt een soortgelijke berekening.

Zonder voorschakelweerstand kan een led aangestuurd worden door gebruik te maken van stroomsturing met een stroombron, zoals bijvoorbeeld een Widlar-stroomspiegel (dus geen spanningsbron). Deze levert een stabiele stroom die door de led zal vloeien. De serieregelaar (transistor of fet) in de stroombron vervangt de voorschakelweerstand en dissipeert (verbruikt een “nutteloos” vermogen) het serievermogen.

Om de led te kunnen dimmen wordt gebruikgemaakt van stroomsturing (pulsbreedtemodulatie). Deze sturing maakt dankbaar gebruik van het feit dat een led hoge piekstromen kan verduren als de effectieve stroom maar de normale waarde heeft. Pulsbreedtesturing kan efficiënter zijn als een groter gedeelte van het effectieve vermogen naar de led gaat. Tijdens de aan-tijd loopt er door de led een hogere stroom dan tijdens normaal bedrijf. De ledspanning zal hierdoor iets hoger zijn. De serieweerstand (of geleidingsweerstand van de serietransistor) is lager en het vermogen hierin, dat kwadratisch toeneemt met de stroom, zal hoger zijn. Middeling tussen aan- en uit-tijd kan een lager verlies opleveren.

De lichtsterkte wordt uitgedrukt in “mcd” millicandela en varieert van 1,6 tot meer dan 25 000 mcd.

Om bij benadering de hoeveelheid lumen uit te rekenen wordt het aantal candela’s gedeeld door het deelgetal dat bij de stralingshoek van de lamp hoort (zie MR16). Voorbeeld: 590.000 mcd = 590 cd, een lamp met een stralingshoek van 40°, 590/2,64 = 223,48 lumen.

Een ledlamp kan theoretisch ongeveer 50.000 branduren meegaan (afhankelijk van het merk werkt een normale gloeilamp gemiddeld 1.000 branduren, een spaarlamp tussen de 8.000 en 15.000 branduren en een TL-lamp tussen de 12.000 en 17.000 branduren en tot 66.000 met elektronische voorschakelapparatuur). In de praktijk blijkt een ledlamp 20.000 tot 40.000 branduren mee te gaan. Vooral de eerdere modellen uit 2005-2007 kennen vroegtijdig uitval, anno 2011 zijn deze kinderziektes zo goed als verholpen en worden de 50.000 branduren makkelijk gehaald. De lichtterugval in de lichtopbrengst over de gehele termijn is minder dan 30%. Een ledlamp wordt nauwelijks warm en is tril- en schokbestendig. Daarentegen kunnen de gloei- en spaarlamp de warmte die ze genereren verdragen, dit in tegenstelling van de ledlamp die niet tegen te hoge temperaturen kan. Dit is de reden dat momenteel verkrijgbare ledlampen die equivalent zijn aan bijvoorbeeld de 60W gloeilamp altijd een aluminium koellichaam hebben om de warmte van de leds af te leiden. Een ledlamp kan goed tegen snel in- en uitschakelen.

De huidige ledlamp geeft zo’n 50% van z’n opgenomen energie af in licht. Bij een fluorescentielamp (spaarlamp of TL-Lamp) is dit zo’n 35% en bij een gloeilamp 10%. De rest wordt afgegeven in warmte aan de omgeving.

Bij een fluorescentielamp (spaarlamp of TL-Lamp) kan het 10 tot 50 seconden duren voordat de lamp de volledige lichtopbrengst geeft. Ledlampen hebben hiervoor slechts een fractie van een seconde nodig.

Steeds meer steden gaan over op ledverlichting. De besparingen op energie en onderhoud zorgen er met de huidige generatie ledlampen voor dat investeringen snel kunnen worden terugverdiend. Amersfoort, Breda en Kampen zijn enkele voorbeelden maar ook een wereldstad als Rome.

RoHS staat voor “Restriction of the use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment” (“Beperking van Gevaarlijke Stoffen in Elektrische en Elektronische Apparatuur”) en geldt voor apparatuur dat op de markt gebracht wordt na 1 juli 2006. De verboden stoffen zijn lood, kwik, cadmium, hexavalent chroom, polybrominated biphenyls (PBB) of polybrominated diphenyl ethers (PBDE).
Het grote voordeel van ledlampen ten opzichte van spaarlampen en TL is dat deze voldoen aan de bovengenoemde RoHS-eisen. In spaarlampen en TL zit altijd een kleine hoeveelheid zware metalen, zoals kwik. Kwik is zeer gevaarlijk voor de gezondheid en dit komt vrij zodra een spaarlamp of TL kapot gaat.

LED-verlichting heeft belangrijke voordelen ten opzichte van de traditionele verlichting:

LED-verlichting geeft een flikkervrij licht. (in tegenstelling tot TL-verlichting)

LED-verlichting heeft een zeer lange levensduur, dit bespaart op de onderhoudskosten

LED-verlichting heeft een zeer laag stroomverbruik, dus besparing op de energiekosten.

LED-verlichting bevat geen schadelijke/giftige stoffen.

LED-verlichting is zeer schokbestendig. (in tegenstelling tot de reguliere lampen)

LED-verlichting heeft nagenoeg geen UV- en IRstraling.

LED-verlichting heeft een zeer snelle reactietijd. (in tegenstelling tot spaarlampen en TL)

Verbruik per 1 jaar
Gloeilamp Spaarlamp Led-lamp
Totaal aantal branduren 1460 1460 1460
Totaal verbruik kw/h 87,60 13,14 3,36
Totale stroomkosten € 17,52 € 2,63 € 0,67
Afschrijving lampen € 1,31 € 3,41 € 0,91
CO2 uitstoot in Kg (0,566kg / Kwh) 49,58 7,44 1,90
Totale kosten per periode € 18,83 € 6,03 € 1,58

3