Geschiedenis led verlichting

LED technologie is de ontwrichtende kracht in de verlichtingsindustrie. Wie zichzelf als milieubewust en modern wil presenteren kan niet om LED verlichting heen. En zonder twijfel is de technologie op een punt gekomen dat het een goed alternatief is voor de bestaande lampen. Hoewel het lijkt alsof de technologie iets van de laatste jaren is, blijkt het al meer dan 100 jaar geleden begonnen te zijn! Dit artikel geeft een inzicht in die geschiedenis van led verlichting.

Betekenis van de afkorting LED

LED staat voor Light Emitting Diode en betekent zoveel als lichtgevende diode. Een diode is voor te stellen als de elektrische variant van een kraan. Die gaat open of dicht en laat water maar naar 1 richting door. Een diode doet het zelfde met elektrische stroom.

LED berust op het principe van wat elektroluminescentie wordt genoemd. Het gaat om een proces dat in zijn aard sterke overeenkomsten heeft met fluorescentie, maar nu is er elektriciteit bij betrokken i.p.v. licht.

Uitvinders / ontdekkers led verlichting

In 1907 heeft Henry Round, een assistent van Marconi, in Engeland een heldere gloed waargenomen bij dioden gemaakt van een stof die bestaat uit silicium (hoofdbestanddeel van zand) en koolstof. Van dat feit is een notitie gemaakt, maar daar bleef het bij. Round wordt daardoor gezien als de ontdekker van elektroluminescentie, maar niet als degene die LED heeft ontdekt.

Die eer wordt gegeven aan Dr. Nick Holonyak van General Electric. Maar ook dat blijkt niet helemaal correct. In 1927 namelijk, publiceerde de rus Oleg Vladimirovich Losev een diepgaande wetenschappelijke beschrijving van LED. De man was zijn tijd ver vooruit, want in dat zelfde jaar vroeg hij een patent aan voor een product op basis van LED voor telecommunicatie. Dat patent is hem in 1929 toegewezen. Daarmee was de basis gelegd voor glasvezel telecom zoals we dat nu kennen. Helaas voor Oleg is hij in de tweede wereldoorlog aan de hongerdood gestorven en men is hem daarna geheel vergeten.

De eerste LED die straling leverde in de vorm van zichtbare licht was in 1962 ontwikkeld door Dr. Nick Holonyak van General Electric. Dat was een rode LED. In 1967 heeft George Craford de oranje, gele en groene led ontwikkeld. Craford was toen werkzaam voor de firma Monsanto en dat was ook de eerste firma die betaalbare led’s kon produceren. Die werden toen vooral gebruikt als indicatorlampjes. 

In 1969 ging Craford werken voor Hewlett Packard (HP) en onderzocht hoe rode, oranje en groene led’s met een grotere helderheid gemaakt konden worden. In 1987 gaven die led’s genoeg licht om gebruikt te kunnen worden als remlichten en in stoplichten. Dat was meteen ook de eerste keer in de geschiedenis dat gloeilampen vervangen werden door led’s. Al die tijd was het niet mogelijk om blauwe led’s te produceren, laat staan witlicht led’s. 

De doorbraak kwam in 1993 uit Japan, waar Shuji Nakamura van de firma Nichia als eerste erin slaagde blauwe led’s te produceren. Om wit licht te kunnen maken ontwikkelde Nichia fosforen die op de blauwe led’s werden aangebracht en die ervoor zorgde dat het blauwe licht omgezet werd in wit licht. Het is niet mogelijk zoiets te doen met groen led’s en al helemaal niet oranje, gele of rode led’s.
Een andere manier om wit licht te maken is als rood, groen en blauw licht in dezelfde hoeveelheid met elkaar gemengd worden. Maar deze methode kost meer en is technisch gezien ook ingewikkelder dan het coaten met fosforen. Daarom is de ontwikkeling van witte led’s gestart met de fosforen en vormen deze led’s het overgrote deel van markt.

Nu de witte led bestaat kon men eraan werken de efficiëntie en andere eigenschappen te verbeteren. Het duurt tot in het eerste decennium van deze eeuw voordat de eerste commercieel bruikbare led verlichtingsproducten op de markt komen. Die waren nog steeds niet bijster efficient en de kwaliteit van het witte licht was niet voldoende. 

De led’s van toen gaven kil, koelwit licht en alleen geschikt voor hele specifieke toepassingen. Bovendien gaven die led’s heel snel zo weinig licht, dat ze onbruikbaar werden. Op dit moment bestaan er goede led producten, die qua lichtkleur, efficiëntie, totale lichtopbrengst en levensduur aan de verwachtingen voldoen, echter kosten die producten nog steeds veel geld.

Goedkopere led producten geven dan wel warmwit licht, maar kleurverschillen tussen de verschillende geproduceerde partijen zijn zichtbaar en ook hun verouderingsgedrag is verre van ideaal. Maar omdat de gemiddelde consument binnenhuis het licht maar enkele uren per dag laat branden zal het niet gauw tot problemen leiden. Een garantie van 5 jaar zegt dan ook niet zoveel als de led lampen maar 500 tot 1.000 branduren per jaar aan staan, terwijl de opgegeven levensduur 25.000 uur of meer is.

Buitenverlichting thuis, die op een daglichtcel aan/uit worden geschakeld, branden wel veel uren per jaar en daar zullen de problemen van slechte kwaliteit veel eerder merkbaar worden.

Het is de verwachting dat in 2015/2016 led’s dusdanig uitontwikkeld zijn dat ze qua kwaliteit de lampen zoals gloei- en halogeenlampen echt kunnen vervangen en dat de prijs zover gedaald is dat het voor de consument geen barrière meer zal vormen. Tussen nu en 2015 zullen steeds meer toepassingen binnen het bereik van LED verlichting komen en zal de adaptie van de techniek steeds sneller gaan. Met name bij inbouwspots worden led's veel toegepast en zijn ze praktisch vanwege de minimale inbouwhoogte en het feit dat led inbouwspots minder warmte af geven.