de techniekrubriek

De techniekrubriek

week 3

deze week in de techniekrubriek: de ledverlichting.

De verlichting van de toekomst.

Ledverlichting wordt de verlichting van de toekomst genoemd, maar waarom eigenlijk?

Wel, dit is omdat er zo veel voordelen zijn aan ledverlichting.

Om te beginnen verbruikt een led zeer weinig. Als we over 1 led spreken, gaat het over een opgenomen vermogen tussen 0,5 en 3 watt tegenover 60 tot 100 watt bij een gloeilamp.

Nu moet er wel gezegd worden dat we met 1 led eigenlijk niet zo veel zijn. We gaan meerdere leds samen moeten plaatsen in 1 armatuur om genoeg licht te krijgen. Dit is natuurlijk een belangrijk nadeel. Maar een andere voordeel is dat een led zeer klein is, en het dus heel gemakkelijk is om meerdere leds in 1 lamp te verwerken. Om een redelijke lichtsterkte te verkrijgen hebben we eigenlijk met 3 powerleds genoeg. Dan spreken we nog maar over een vermogen van 3 tot 9 watt per lamp.

Levensduur.

Nog een ander zeer belangrijk voordeel is de levensduur van een led, deze is namelijk zeer lang.

Bij een gloeilamp spraken we over een levensduur van 1000 branduren, bij een led gaat dit al naar 100 000 en zelfs 150 000 branduren bij gekoelde leds van goede kwaliteit. Dit is niet alleen financieel interessant, maar het is ook nog is goed voor het milieu, want hierdoor is er veel minder afval van de lampen. Om u een idee te geven over hoe lang zo een lamp meegaat geven bepaalde fabrikanten een simpel rekensommetje, ze gaan ervan uit dat een lamp gemiddeld tussen 2,7 en 3 uur per dag moet licht geven, dit dus maal 365 ( aantal dagen in een jaar).

Dan krijgen we volgend resultaat: tussen 985,5 en 1095 branduren per jaar. Ongeveer 1000 branduren dus, als we dan de levensduur van een gloeilamp bekijken, zien we dat deze ongeveer 1 jaar zou meegaan. Als we nu naar de led gaan kijken zien we dat deze theoretisch 150 jaar zou meegaan. Dit is dus zeer lang. Natuurlijk is hier het gemiddelde bekeken en gaan sommige lampen veel meer branden per dag, en dus geen 150 jaar meegaan, maar bijvoorbeeld 20 jaar, wat ook al erg lang is. bij 150000 branduren mag de lamp 20,5 uur per dag branden, om een levensduur van 20 jaar te bekomen.

speciale armaturen.

een bijkomend voordeel van deze levensduur is dat we geen rekening meer moeten houden met het feit dat we lampen moeten kunnen vervangen. Hierdoor kunnen we dus creatiever omgaan met de verlichting. Zo kunnen we armaturen maken waarbij de leds vast zitten, zonder dat we deze kunnen vervangen, en daardoor dus bepaalde vormen maken.

                                                       voorbeeld andere vorm: ledstrips.

Werking.

Een led heeft in principe de omgekeerde werking van een zonnecel ( zie techniekrubriek 1).

Bij een zonnecel ging er licht vallen op een PN-junctie, waardoor er elektriciteit werd opgewekt.

Met een led gaan we elektriciteit in de PN-junctie sturen, waardoor er licht vrijkomt.

Nu, het is niet zo dat we elektriciteit op een zonnepaneel kunnen brengen en zo licht maken, of licht op een led schijnen en zo elektriciteit maken, de werking hangt volledig af van het type halfgeleidermateriaal.

Bij zonnepanelen hebben we gebruik gemaakt van silicium, zowel bij het P-type als het N-type.

Bij de led gaan we 2 verschillende halfgeleidermaterialen gebruiken, bij het P- type 1 soort en bij het N-type een andere soort. Door het verschil in deze 2 soorten wordt er licht opgewekt. De grootte van het verschil van deze materialen bepaald ook de kleur van het licht dat de led uitzendt.

Enkele voorbeelden van combinaties en de kleur die uitgestraald wordt:

Gallium-aluminiumarsenide (AlGaAs) geeft: rood of infrarood.
Aluminiumindiumgalliumfosfide (AllnGaP2) geeft: rood, diep rood, oranje of geel.
Galliumarseenfosfide(GaAsP) geeft: rood, oranje of geel.
Galliumnitride (GaN) geeft: groen.
Galliumfosfide (GaP) geeft: groen.
Zinkselenide (ZnSe) geeft: blauw.
Siliciumcarbide (SiC) geeft: blauw.
Indiumgalliumnitride (InGaN) geeft: groen.

De voeding.

Een van de grootste nadelen is dat een led niet werkt op de normale elektriciteit die thuis ter beschikking is. ( 230V wisselspanning)

Een led heeft altijd een gelijkspanning nodig, en deze mag ook niet zo hoog zijn, maar moet bijvoorbeeld 12V zijn. Hierdoor zullen we altijd behoefte hebben aan een transformator en een gelijkrichter. Gelukkig biedt de elektronica hier een goede oplossing om deze omvormer zo klein mogelijk te houden, en een zo goed mogelijk rendement te bieden. Dankzij die elektronica zullen we dus niet te veel last ondervinden van dit nadeel, hoewel het toch zorgt voor een hogere kostprijs.

                                                            voorbeeld van een led voeding

volgende week.

Volgende week ga ik wat meer de industriële kant op: de stegcentrale.

( bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)