LED belysning

Ljusdioder och LED belysning

LED-belysningens tillväxt ökar och ses idag på många håll som ett område som har stora förutsättningar att bli framtidens dominerande belysningsalternativ.

 

FÖRDELAR MED LED

  • Skonar miljön. LED innehåller till skillnad från lysrör och lågenergilampor inget kvicksilver.
  • Sparar energi & Pengar. Ett LED lysrör har en brinntid på 50.000 timmar, och förbrukar ungefär 30% av energin som ett vanligt lysrör förbrukar

 

LED-tekniken

Ljusdioder “Light-Emitting Dioder” eller LED ar halvledardioder som när en ström passerar emitterar monokromatiskt ljus (elektroluminiscens). Inuti halvledaren finns två områden, ett n-ledande område med ett överskott på elektroner och ett p-ledande område där ett underskott på elektroner råder. l detta gränsområde – som kallas för pn-övergång eller spärrskikt – uppstår ljus i en rekombinationsprocess som sätts igång när elektronöver- och underskottet jämnas ut om likström kopplas till dioden. I den praktiska driften genomströmmas LED av en definierad likström som alstras av ett driftdon.

 

LED-Ljuset

Färgen på ljuset beror på vilken orenhet som avsiktligt har tillförts dioden. LED-ljus innehåller varken UV- eller IR-strålning. LED alstrar ett monokromatiskt ljus och färgtonen bestäms av den dominanta våglängden. Det finns LED i färgerna rött, orange. gult. grönt och blått. Vitt ljus kan alstras genom en blandning av ljus med samtliga våglängder, t.ex. i LED-moduler. Det uppstår genom en additiv färgblandning av de tre RGB färgerna (rött, grönt, blått). Alternativt kan vitt ljus alstras på samma sett som i lysrör. En blå LED förses med ett lyspulver som omvandlar en del av strålningen till gult ljus. Genom överlagringen av det blå ljuset som inte är absorberat, med lyspulvrets emitterade gula ljus får man vitt ljus. Viktigt är, att lyspulvrets sammansättning är absolut exakt för att få det vita ljus som önskas. LyspuIver utvecklas hela tiden – idag finns det vit LED belysning som har mycket bra färgåtergivning dvs. Ra>90, vilket gör det jämförbart med andra ljuskällor.

LED som ljuskälla

LED till de minsta ljuskällorna som finns, nästan punktformiga. För att skydda från yttre påfrestningar och ansluta elektriskt placeras halvledaren i ett hölje som är så uppbyggt att ljuset får en utstrålningsvinkel upp till 180 grader. Därmed är ljusstyrningen enklare än för glöd- eller urladdningslampor, som i regel strålar ut ljuset i alla riktningar. Det finns olika varianter för LED med liten, medel och hög effekt. Enskilda lysdioder är inte användbara innan de har monterats på kretskort som möjliggör en enkel elektrisk kontakt och avleder värmen, dvs, som LED-modul. Halvledaren kan även monteras direkt på kretskort och skyddas med ett transparent material.

Ljusdioder kräver en konstant DC-spänning eller konstant DC- ström för att fungera optimalt. (Eftersom de arbetar med lågvolts DC-spänning möjliggör det att ljusdioder lätt kan anpassas till olika strömförsörjningar, tillåter längre stand-by tid och förhöjd säkerhet.

En ljusdiod behöver 2-4 V av DC-spänning och flera hundra mA av ström. När ljusdioder förbinds i serie krävs högre spänning. (LED-ljuset är proportionellt till strömmen och märkt för en viss ström. Om strömmen överskrider producentens rekommendationer, kan ljusdioderna bli ljusare, men deras ljus kan degradera snabbare tack vare värmen och förkorta den praktiskt användbara livslängden. Användbar livslängd kan definieras som den punkt dar ljusutbytet går ned med ca: 30 procent.)

När det gäller diodens utförande skiljer man på hålmonterade dioder med låg effekt som drivs företrädesvis med konstant spänning exempelvis med 12V DC, samt ytmonterade högeffektsdioder vilka drivs med konstantström 350mA till 3000mA.

De båda typerna kännetecknas av

Konstantspännings-LED

  • Kräver parallel inkoppling
  • Enbart konstanstspännings LED-don får användas
  • Lägre pris
  • Livslängden påverkas negativt av ostabil spänning

Konstantström-LED

  • Kräver seriell inkoppling
  • Enbart konstantströms LED-don får användas
  • Högre ljusintensitet
  • Stabila, hög kvalitét
  • Högre effekter
  • Dyrare
  • Livslängden påverkas inte av ostabil spänning

Med ungefär 50 000 drifttimmar vid rumstemperatur har LED en mycket lång livslängd. Detta faktum ger förutsättningar för ny lampdesign och utveckling. Lampan behöver inte bytas längre. Med LED åldras armaturen och ljuskällan tillsammans- båda byts ut samtidigt när livslängden är slut. Det finns dock vissa undantag där reparation av ljuskällan måste vara möjlig.
Livslängden på LED är beroende av drifts- och omgivningstemperaturen. Ljusflödesminskningen är starkt beroende av temperaturen inuti halvledaren. Därför får inte värmen bli för hög. Kretskortet eller extra kylelement måste avleda värmen på ett tillförlitligt sätt. Även en för hög omginingstemperatur för med sig att ljusflödet avtar fortare. Totalbortfall är mycket ovanliga för LED. Ljusflödet minskar mycket långsamt och kontinuerligt.

Användningsområden
LED-tekniken har länge använts som signal-display på elektriska och elektroniska apparater. Inom andra områden ökar användningen nu, exempelvis objekt- och arkitekturbelysningen. Nu börjar tekniken även användas som skrivbords-, golv- och gatlampa, för att ge “ljus för att se”.

LED-tekniken kommer mer och mer att användas som inomhusbelysning. Det kommer att sänka energiförbrukningen och kostnaderna och blir på så vis positivt för miljön. Detsamma gäller för utomhusbelysning, där de långIivade lysdiodema kan användas som energisnåla lösningar.

Intresset för LED med en variation av belysningsapplikationer har accelererat i flera år. Ljusdioder växer i popularitet. därför att de följer de viktiga trenderna i belysningsindustrin, där det är stor efterfrågan på belysning som är mindre, smartare och mer färgrik. LED belysning, i synnerhet färgdioder, erbjuder ett antal fördelar jamfört med traditionella ljuskällor i ett brett spektrum av applikationer.

Forskningen inom LED fokuserar både på en ökning av ljusutbytet och på drifttemperaturens betydelse för livslängden.