science >> Wetenschap >  >> Elektronica

LED-verlichting Technische problemen

Solid State-verlichting met lichtdioden of LED's biedt vijf tot tien keer zoveel verlichting per watt als gloeilampen - of zelfs meer. LED's hebben nuttige levensduur in de tienduizenden uren - in plaats van de duizenden die worden aangeboden door gloeilampen. En LED's bieden een precieze regeling van de lichtopbrengst, in tegenstelling tot gloeilampen die hun licht in alle richtingen spuiten.

Al deze kenmerken vertalen zich in belangrijke prestatievoordelen voor LED's, maar dat betekent niet dat ze zonder hun problemen. Ze kunnen problemen hebben met kleur, de uitvoer kan na verloop van tijd slechter worden en LED's moeten worden gekoeld. Als een van de verschillende LED-armatuurcomponenten defect is, kan de hele LED uitvallen. Industrie, overheid en academische wereld hebben deze problemen aangepakt, wat leidde tot een explosieve groei in de beschikbaarheid van LED's voor algemene verlichting.

Kleurplaten

Het karakter en de kleur van het licht dat uit uw gloeilamp komt lamp hangt af van de temperatuur van het kleine filament aan de binnenkant. Zelfs als het ene filament anders is dan het andere, zal het nog steeds worden verwarmd tot ongeveer dezelfde temperatuur en ongeveer hetzelfde kleurlicht afgeven. Niet zo met LED's.

LED's zijn vergelijkbaar met computerchips, met precies afgezette lagen halfgeleidermateriaal. Kleine veranderingen in de dikte van de lagen kunnen de kleur van het LED-licht veranderen. Bovendien hebben de meeste witlicht-LED's een andere laag die fosfor wordt genoemd. Kleine veranderingen in de fosfor zullen ook leiden tot kleurveranderingen waardoor een witte LED blauwachtig kan lijken, terwijl een andere er roodachtig en een geelachtig uitziet.

Lumenbehoud

Elke lichtbron degradeert met de tijd. Zelfs je gloeilampen zullen van kleur veranderen en zwakker worden naarmate ze ouder worden - maar ze breken volledig voordat deze effecten te groot worden. LED's dimmen en veranderen van kleur naarmate ze ouder worden. Gedurende hun levensduur veroorzaken blootstelling aan hitte en licht fysieke en chemische veranderingen aan de LED's en de fosforen die de verlichting wijzigen. Omdat LED's 25 tot 50 keer langer meegaan dan gloeilampen, worden deze effecten duidelijk.

Koelen

LED's zijn veel efficiënter dan gloeilampen. Gloeilampen draaien 5 procent tot 10 procent van hun elektriciteit in het licht, terwijl LED's ongeveer de helft van hun elektriciteit naar licht converteren. De rest van die energie - het verspilde deel - gaat in warmte. Gloeilampen verwijderen deze warmte door deze uit te stralen als onzichtbare infraroodstraling - daarom voelt je hand warm aan voor een gloeilamp. LED's zenden niet veel infraroodstraling uit.

LED's genereren nog steeds warmte, dus het moet op een andere manier worden weggenomen. LED's moeten op warmteafleiders worden aangesloten om de warmte-energie van de LED af te voeren, waarna de koellichamen moeten worden ontworpen om op een of andere manier van die warmte af te komen. Als LED's niet worden gekoeld, worden ze snel afgebroken en mislukken ze volledig.

Meerdere componenten integreren

Wanneer u een gloeilamp koopt, kunt u het aansluiten op een bureaulamp, wandlamp of een verzonken plafond armatuur - het zal overal werken. Het is een ander verhaal voor LED's. Een LED-lichtbron bestaat uit veel meer dan de LED zelf. Het bevat ook de warmteafleider en de besturingselektronica - een schakeling die de 120 V van de contactdoos omzet in een gelijkspanning die de LED kan gebruiken. Om een ​​LED goed te laten functioneren, moeten de LED zelf, de fosfor, de warmteafleider en de elektronica allemaal defectvrij zijn. Als je ooit een LED-verkeerslicht hebt gezien met een donkere strook in het midden, heb je geen defecte LED gezien; je hebt een defect LED-elektronicapakket gezien. Omdat LED's zelf vele tienduizenden uren mee kunnen gaan, moeten de andere elementen van het pakket ook met dat soort leven worden ontworpen - een technische uitdaging.

Omgaan met de problemen

In het begin van de jaren 2000, al deze problemen - en een paar anderen - waren technische problemen voor LED-verlichting. Gecoördineerd werk van bedrijven, universiteiten en overheden heeft de situatie drastisch verbeterd. Nu zijn er sets van ontwerp- en testnormen. Hoewel consumenten waarschijnlijk niet begraven willen raken in de details van testprocedures, kunnen ze een eenvoudige stap zetten door na te gaan of de LED-producten die ze kopen een label hebben met het label 'Lighting Facts'. Alleen fabrikanten die de testprocedures volgen, mogen het label gebruiken.