Hoe LED-licht werkt

De theoretische werking van LED-licht is lastig te verklaren. Ik volsta met een beschrijving van hoe het licht praktisch werkt,

Opbouw

Een LED is een lichtgevende diode: een stukje halfgeleidertechniek dat licht geeft als er stroom doorheen loopt. Halfgeleidertechniek ligt ook aan de basis van moderne electronica en is gebaseerd op het manipuleren van de eigenschappen van een miniscuul stukje silicium of germanium. Bij een LED leidt dit ertoe dat een zeer kleine hoeveelheid materiaal licht uitstraalt in een heel specifieke kleur en al bij een kleine stroom. De lichtbron is zo klein dat er eigenlijk slechts sprake is van een kleine punt die licht geeft. Hierdoor is het licht met een lensje makkelijk te bundelen tot een gerichte straal. Die lens geeft de specifieke vorm aan een LED: het is de halve bol aan de bovenkant.

Kleur en wit licht

LEDs geven licht in een specifieke kleur. Door de spelen met de samenstelling van het halfgeleidermateriaal, word de kleur van de LED bepaald. Witte LEDs bestaan uit een combinatie van rood, groen en blauw licht. Rood en groen zijn de typische LED-kleuren, die je waarschijnlijk kent uit de indicatielichtjes op allerlei electronica. Blauw is minder typisch, omdat het dure en giftige metalen vergt om de kleur te verkrijgen, oa. gallium en arsenide. Elke witte LED heeft dus ook al deze matierialen in zich. Momenteel lijken alle inspanningen van producenten zich te richten op wit licht met een hoog rendement te maken. Op licht met een aangename kleur is het nog even wachten.

Lichtsterkte

LEDs werken over het algemeen bij een lage spanning (typsich tussen 2 en 5 volt, dezelfde spanning waarbij de meeste andere electronica ook werkt) en met een lage stroom (typisch 10 0 – 100 mA). Ze geven afzonderlijk niet zo heel veel licht en worden dus bijna altijd met meerdere tegelijk gebruikt in 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. Maar, een LED-lampje in een zaklantaarn blijft werken totdat de batterijen bijna helemaal leeg zijn, iets wat soms honderden uren kan duren. Een gewoon fietslampje houdt er echter al veel sneller mee op: ook al zijn de batterijen nog bijna vol, ze geven niet genoeg stroom meer om de gloeidraad te verhitten. Al na een paar uur is de lamp uit, maar de batterij nog maar halfleeg. Ook de richtbaarheid van het LED-licht draagt indirect bij aan de zuinigheid – je verspilt nl. geen licht door het naar plaatsen te sturen waar het niet nodig is. Ten slotte gaat de led veel langer mee dan als een spaarlamp of gloeilamp. (resp. 100 00 uur, 10 000 en 1 000 uur).

Voor- en nadelen

Met hetzelfde rendement als een spaarlamp, heeft de LED toch een aantal belangrijke voordelen: hij kan eenvoudig gedimt worden, heeft geen last van in- en uitschakeleffecten, gaat veel langer mee en het licht kan gericht worden. Het belangrijkste nadeel is het gebruik van zeldzame en giftige grondstoffen, die in de nabije toekomst al schaars zouden kunnen worden. Mischien is het tijd op te houden die grondstoffen te verspelen aan frivole toepassingen als lihtgevende kerstmanmutsen en ze te gebruiken waar ze het hardst nodig zijn: verlichting.