Een led lamp werkt doordat elektrische stroom door een kleine halfgeleider (de diode) wordt gestuurd, waardoor energie vrijkomt die direct wordt omgezet in licht. Dat is in één zin de kern van hoe led verlichting werkt. Geen gloeidraad, geen gas, maar een electronisch proces dat licht produceert met weinig warmte en weinig verlies.
Wat is een led eigenlijk?
Led staat voor “Light Emitting Diode”, vrij vertaald: een licht uitstralende diode. Een diode is een elektronisch onderdeel dat stroom maar in één richting doorlaat. Bij een gewone diode stopt het daarmee. Bij een led is de diode zo gemaakt dat er bij elke doorgelaten elektrisch deeltje (elektron) energie vrijkomt in de vorm van lichtdeeltjes (fotonen). Dit proces heet elektroluminescentie.
De diode zelf bestaat uit twee lagen halfgeleidermateriaal: één laag met een overschot aan elektronen (de n-laag) en één laag met een tekort aan elektronen (de p-laag). Op de grens tussen die twee lagen, de zogeheten p-n-junctie, botsen de elektronen op de “gaten” in de andere laag. Bij die botsing valt de energie vrij als licht.
Stap voor stap: hoe werkt een led lamp?
- Stroom gaat de diode in. De lamp wordt aangesloten op spanning, en elektronen stromen vanuit de n-laag richting de p-laag.
- Elektronen botsen op de junctie. Op de grens tussen de twee lagen vindt de botsing plaats. De elektronen “vallen” naar een lager energieniveau.
- Energie komt vrij als licht. Het energieverschil bij die val wordt uitgestraald als een foton: een lichtdeeltje.
- De kleur hangt af van het materiaal. Welke kleur licht er vrijkomt, bepaalt het gebruikte halfgeleidermateriaal. Galiumnitraat geeft blauw licht; andere materialen geven rood, groen of infrarood.
- Wit licht door een fosfoorlaag. De meeste witte led lampen gebruiken een blauwe led die wordt bedekt met een gele fosfoorlaag. Die fosfoor zet het blauwe licht om naar een breed kleurenspectrum dat ons oog als wit ervaart.
Waarom produceert een led zo weinig warmte?
Bij een gloeilamp gaat het grootste deel van de energie verloren als warmte: de gloeidraad moet eerst heet worden voordat hij licht geeft. Een led werkt anders. Het licht ontstaat direct uit het elektronische proces, zonder dat er iets hoeft te gloeien. Daardoor gaat veel minder energie verloren als warmte. Een kleine warmteontwikkeling is er wel degelijk, aan de achterkant van de diode, en daarom hebben veel led lampen een warmteafvoer (heatsink). Maar vergeleken met een gloeilamp is het verlies klein.
In de praktijk betekent dit dat een led lamp met 8 tot 10 watt ruwweg evenveel licht geeft als een gloeilamp van 60 watt. Het verschil in energieverbruik is dus aanzienlijk.
Hoe wordt de kleurtemperatuur bepaald?
De kleur van het licht uit een led lamp wordt uitgedrukt in Kelvin (K). Hoe lager het getal, hoe warmer en geler het licht. Hoe hoger, hoe koeler en witter het wordt. Een paar herkenbare waarden:
- 2700K: warm wit, vergelijkbaar met een gloeilamp. Prettig in woonkamers.
- 4000K: neutraal wit, populair in keukens en kantoren.
- 6500K: daglicht wit, helder en koel. Veel gebruikt in werkplaatsen.
Die kleurtemperatuur wordt bij witte led lampen bepaald door de samenstelling van de fosfoorlaag over de blauwe diode. Een dikkere of anders samengestelde laag geeft warmer licht.
Heeft een led lamp een driver nodig?
Ja. Gewoon stopcontact levert wisselstroom (230V), maar een led werkt op laagspanning gelijkstroom. De driver (of voeding) zit bij de meeste led lampen ingebouwd in de fitting en regelt deze omzetting. Bij led strips of inbouwspots wordt soms een aparte driver buiten de lamp geplaatst. Als de driver uitvalt, doet de lamp het niet meer, ook al is de diode zelf nog prima. Dit is een veelvoorkomende oorzaak van led lampen die vroegtijdig stoppen met werken.
Kort samengevat: een led lamp werkt door stroom door een halfgeleiderdiode te sturen, waarbij de energie op de junctie direct omgezet wordt in licht. Het is een efficiënt, direct proces zonder tussenkomst van hitte of gas. Dat maakt led verlichting zuiniger en langduriger dan traditionele lampen, en verklaart waarom led inmiddels de standaard is geworden in huizen, kantoren en openbare ruimtes.
