Inleiding
LED-lampen zijn vanwege hun energiezuinigheid en lange levensduur niet meer weg te denken uit de moderne verlichting. Maar als je een LED-gegevensblad bekijkt, lijkt het ineens allemaal nogal ingewikkeld. Je ziet getallen voor spanning, stroomsterkte, lumen, watt, kleur, temperatuur en nog veel meer. Deze getallen kunnen erg verwarrend zijn als je nog niet bekend bent met LED’s. Bovendien heeft elke LED bepaalde beperkingen. Hij heeft de juiste hoeveelheid spanning, stroom, temperatuur en kleur nodig. Daar komen de specificaties van LED-verlichting om de hoek kijken. Maak je geen zorgen als dit allemaal verwarrend voor je is! In deze gids worden de specificaties van LED-verlichting behandeld. Je leert wat de belangrijkste specificaties zijn en hoe je ze moet interpreteren. Laten we dus aan de slag gaan.
Wat is een LED-gegevensblad en waarom zijn LED-specificaties belangrijk?
Een LED-gegevensblad is een document dat belangrijke informatie over een LED bevat. Hierin staat hoeveel spanning en stroom de LED nodig heeft en hoeveel licht hij produceert. Ook worden de kleur, de afmetingen, de temperatuurgrenzen en andere details vermeld. Zo kun je beter inschatten of een LED geschikt is voor je project.
Simpel gezegd is een datasheet een complete handleiding die je uitlegt hoe je de LED op de juiste manier gebruikt. Onthoud dat niet elke LED hetzelfde is. Sommige hebben meer stroom nodig, andere produceren meer licht en weer andere zijn bestand tegen hogere temperaturen. Normaal gesproken is het moeilijk om de verschillen tussen LED's in te schatten. Deze LED-specificaties helpen u dus om de verschillen te begrijpen voordat u een LED kiest.
Ze maken het gemakkelijker om de juiste LED te vinden voor een lamp, een display, een schakeling of een ander project. Tegelijkertijd voorkomen de specificaties dat je kostbare fouten maakt. Als je bijvoorbeeld te veel stroom door een LED laat lopen, wordt deze erg heet en kan hij beschadigd raken. Maar als je het gegevensblad raadpleegt, ken je de specificaties. Je kiest eerst de juiste LED, voorziet deze vervolgens van de juiste stroomsterkte en krijgt zo de prestaties die je verwacht.
Belangrijke specificaties van LED-verlichting die u moet kennen
Je hebt nu een basisidee van de informatie in een LED-datasheet en het belang van specificaties. Toch? Onthoud dat elk getal in een LED-datasheet een doel heeft. In het begin kunnen ze je misschien in verwarring brengen. Maar je hoeft je geen zorgen te maken. Hieronder zal ik de belangrijkste specificaties van LED-verlichting bespreken en uitleggen wat ze betekenen.
1- Doorlaatspanning (Vf) en doorlaatstroom (If)
Een LED heeft stroom nodig om licht te produceren. Toch? Er zijn dus twee belangrijke waarden, namelijk de doorlaatspanning (Vf) en de doorlaatstroom (If), die aangeven hoe die stroom werkt. De doorlaatspanning is de spanning over de LED wanneer deze is ingeschakeld. Deze wordt gemeten in volt (V).
Als een LED bijvoorbeeld een voorwaartse spanning van 3 V heeft, zal er een spanningsval van ongeveer 3 V over de LED staan. Op dezelfde manier is de voorwaartse stroom (If) de hoeveelheid stroom die door de LED vloeit. Deze wordt gemeten in milliampère (mA). Als in het gegevensblad staat dat If = 20 mA is, betekent dit dat de LED bij 20 mA werkt. Kortom: spanning is de stuwkracht en stroom is de stroom van elektriciteit.
2- Maximale voorwaartse stroom en nominaal vermogen
De maximale voorwaartse stroom is de maximale stroomsterkte die een LED mag verdragen. Deze wordt meestal uitgedrukt in mA (milliampère) of A (ampère). Als in een datasheet staat dat de maximale voorwaartse stroom 30 mA is, mag je de LED deze grens niet laten overschrijden. Als u dat wel doet, zal de hoge stroomsterkte de LED beschadigen. Maar onthoud dat de maximale stroomsterkte niet hetzelfde is als de optimale werkstroom. Het is een limiet, geen streefwaarde. Een LED kan een maximale stroomsterkte van 30 mA hebben, maar is ontworpen om normaal te functioneren bij een lagere stroomsterkte. Dit is een veilige grenswaarde voor de werkstroom.
Het nominaal vermogen geeft echter aan hoeveel elektrisch vermogen de LED verbruikt of veilig aankan. Dit wordt gemeten in watt (W). Je kunt het elektrisch vermogen berekenen met de formule: Vermogen = Spanning × Stroomsterkte. Als een LED bijvoorbeeld werkt bij 3 V en 0,02 A, dan is het vermogen volgens deze formule ongeveer 0,06 W.
3- Lichtstroom (lumen) en lichtsterkte
Als je wilt weten hoeveel licht een LED geeft, is het aantal lumen een van de eerste waarden die je moet bekijken. De lichtstroom is de totale hoeveelheid zichtbaar licht die door de LED wordt geproduceerd. Deze wordt gemeten in lumen (lm). Als een LED dus een vermogen van 500 lumen heeft, produceert deze 500 lumen zichtbaar licht onder de omstandigheden die in het gegevensblad worden vermeld.
Meer lumen betekent meer licht, oftewel een hogere helderheid. Daarnaast is er nog een andere grootheid, namelijk de lichtsterkte. Deze grootheid heeft betrekking op het licht in een specifieke richting, niet op het totale licht. Ze wordt meestal uitgedrukt in candela (cd) of millicandela (mcd). Als een LED-lamp in één richting sterk licht uitstraalt, wordt dit beschreven door de lichtsterkte.
4- Dominante golflengte en piekgolflengte
Als je de kleur van een gekleurde LED wilt controleren, vind je in het gegevensblad vaak waarden voor de golflengte. De golflengte wordt gemeten in nanometer (nm) en geeft de kleur van het licht aan. Rood licht heeft bijvoorbeeld een langere golflengte dan blauw licht. Als je dus een waarde ziet zoals 620 nm of 470 nm, geeft dat je een idee waar het licht van die LED zich bevindt binnen het zichtbare kleurbereik.
De piekgolflengte is de golflengte waarbij de LED zijn sterkste lichtopbrengst produceert. Als je een grafiek maakt van de lichtopbrengst van de LED, is de piekgolflengte het hoogste punt op die grafiek. Deze waarde is nuttig wanneer je een specifieke kleur voor LED-licht nodig hebt. De dominante golflengte is iets anders. Deze beschrijft de kleur die het menselijk oog het meest waarschijnlijk waarneemt wanneer het licht van de LED als geheel wordt bekeken. Dit betekent dat het mogelijk is dat een LED een piekgolflengte en een dominante golflengte heeft die van elkaar verschillen.
5- Kleurtemperatuur (CCT) en kleurweergave-index (CRI)
Over het algemeen zie je dat twee witte LED-lampen er allebei net iets anders uitzien. Soms ziet de ene er warm en een beetje geel uit, terwijl de andere er koel en bijna blauwachtig uitziet. Toch? Dit verschil wordt bepaald door de kleurtemperatuur. Die wordt gemeten in Kelvin (K).
Lagere waarden, zoals 2700K of 3000K, zorgen meestal voor een warm, zacht licht. Hogere waarden, zoals 5000K of 6500K, zorgen voor een koeler, daglichtachtig licht. De CRI geeft aan hoe natuurlijk het licht de kleuren van objecten weergeeft. Om dit te controleren, vindt u op een gegevensblad een schaal van 0 tot 100. Een hogere CRI betekent dat kleuren er natuurlijker uitzien, en omgekeerd.
6- Kijkhoek en straalhoek
Licht straalt niet altijd op dezelfde manier uit een LED. Sommige LED's verspreiden het licht over een groot gebied. Andere LED-lampen verspreiden het licht echter in een meer gerichte richting. De kijkhoek geeft aan hoe breed het licht vanuit de LED wordt verspreid. Deze wordt meestal in graden aangegeven, bijvoorbeeld 60°, 120° of 180° op het gegevensblad.
Als een LED-lampje, zoals een LED-straatlantaarn, heeft een bredere hoek, waardoor het licht over een groter gebied wordt verspreid. De stralingshoek geeft de breedte van de hoofdstraal aan. Een smalle straal zorgt bijvoorbeeld voor sterker licht op een klein oppervlak, terwijl een brede straal een grotere ruimte bestrijkt. Als je dus verlichting kiest voor schijnwerpers, vitrines of ruimtes, moet je rekening houden met de stralingshoek.
7- Bedrijfstemperatuur en maximale junctietemperatuur (Tj)
Niet alle LED-lampen werken bij alle temperaturen. Dat is dus de bedrijfstemperatuur, die aangeeft voor welke temperatuur de LED-lamp is ontworpen. In een datasheet wordt bijvoorbeeld een temperatuurbereik van -40 °C tot +85 °C voor een LED-lamp vermeld. Dit zijn de koude en warme temperatuurbereiken. In dit geval mag je de LED-lamp niet gebruiken buiten deze temperatuurgrenzen.
Maar er is nog een andere temperatuur die binnenin de LED nog belangrijker is. Dit is de junctietemperatuur (Tj). Deze verwijst naar de temperatuur bij de interne halfgeleiderovergang van de LED. Hier wordt het licht geproduceerd. Deze temperatuur is doorgaans veel hoger dan die van de lucht rondom de LED. In het gegevensblad wordt meestal een maximale junctietemperatuur aangegeven die niet mag worden overschreden.
8- Thermische weerstand en levensduur van de LED / L70
Warmte is een van de belangrijkste aspecten om op te letten bij het gebruik van een LED. Thermische weerstand geeft aan hoe gemakkelijk warmte uit de LED kan worden afgevoerd. Deze wordt meestal uitgedrukt in °C/W. Een lagere thermische weerstand betekent dat warmte gemakkelijker wordt afgevoerd, en omgekeerd. Dit brengt ons bij de levensduur van een LED. In een datasheet ziet u wellicht een getal zoals 50.000 uur staan. Dit betekent echter niet altijd dat de LED na 50.000 uur plotseling niet meer werkt.
In plaats daarvan gebruiken LED-fabrikanten de term L70 om de levensduur van de lamp aan te geven. L70 is de geschatte tijd die het duurt voordat de lichtopbrengst van de LED is gedaald tot ongeveer 70% van het oorspronkelijke niveau. Ik zal het aan de hand van een voorbeeld uitleggen. Stel dat een LED-schijnwerper begint met een lichtopbrengst van 1.000 lumen. Als de L70-levensduur 50.000 uur bedraagt, betekent dit dat de LED na 50.000 gebruiksuren minder fel gaat schijnen. Hij zal dan nog ongeveer 70% van zijn oorspronkelijke helderheid produceren. In plaats van 1.000 lumen zou hij dan dus ongeveer 700 lumen geven. Zelfs op dat moment stopt de LED niet met werken; hij wordt alleen minder helder.
9- Omgekeerde spanning en maximaal vermogensverlies
Bij een LED stroomt de stroom voornamelijk in één richting. Maar als je hem verkeerd aansluit, wordt de spanning in de tegenovergestelde richting aangelegd. Deze spanning wordt omgekeerde spanning genoemd. In het gegevensblad staat een maximale omgekeerde spanning vermeld. Deze geeft aan hoeveel omgekeerde spanning de LED veilig kan weerstaan. Als je deze limiet overschrijdt, raakt de LED beschadigd.
Het maximale vermogensverlies is de hoogste hoeveelheid elektrisch vermogen die de LED veilig aankan. Dit wordt gemeten in watt (W). Kort gezegd: wanneer een LED stroom verbruikt, gaat een deel van die energie uiteindelijk verloren in de vorm van warmte. Als er te veel vermogen wordt verbruikt en de warmte niet kan ontsnappen, raakt de LED oververhit. Daarom is de vermogensspecificatie van cruciaal belang.
10- Type verpakking en afmetingen van de LED’s
Ten slotte zijn de LED-lampjes voorzien van een fysieke behuizing die ze beschermt en waarmee ze op een printplaat kunnen worden aangesloten. Het type behuizing geeft aan hoe de LED eruitziet en hoe deze doorgaans wordt geïnstalleerd. Er zijn twee veelvoorkomende installatiemethoden die u in het gegevensblad zult aantreffen. De eerste is doorvoergat-LED's en de tweede is SMD-LED's. Doorvoergat-LED's hebben kleine metalen pootjes die door gaten in een printplaat worden gestoken.
SMD-LED’s worden echter rechtstreeks op het oppervlak van de printplaat gemonteerd. Dit is de eenvoudigste manier van installatie. Bij de afmetingen van een LED gaat het om de werkelijke grootte en vorm van de LED. In een gegevensblad staan de lengte, breedte, hoogte, diameter, afstand tussen de aansluitpinnen en de montageafmetingen vermeld. Al deze gegevens zijn van groot belang wanneer je een LED in een printplaat wilt inbouwen.
Hoe lees je een LED-gegevensblad: een stapsgewijze handleiding
Een LED-gegevensblad lijkt op het eerste gezicht ingewikkeld. Er staan veel tabellen, getallen, grafieken en afkortingen in die je in verwarring kunnen brengen. Maar de makkelijkste manier om het te begrijpen, is door de informatie stukje bij beetje door te nemen. Laten we dus stap voor stap bespreken hoe je dat gegevensblad kunt lezen.
Stap 1: Bepaal het model van de LED
De allereerste stap is het achterhalen van het exacte LED-model of onderdeelnummer. Een fabrikant kan veel LED’s produceren die er bijna hetzelfde uitzien, maar verschillende elektrische of lichttechnische prestaties hebben. Noteer of kopieer het modelnummer voordat u verdergaat met andere specificaties. Deze stap voorkomt dat u de verkeerde informatie leest. Als u een LED vervangt, vergelijk dan het modelnummer met het gegevensblad. Zo weet u zeker dat u naar het juiste product kijkt.
Stap 2: Controleer de elektrische specificaties
Zodra u het model kent, bekijkt u de elektrische gegevens. Begin met de voorwaartse spanning (Vf) en de voorwaartse stroom (If). Deze twee parameters geven aan onder welke elektrische basisvoorwaarden de LED moet werken. Controleer vervolgens de maximale stroom, de omgekeerde spanning en het nominaal vermogen. Beschouw de maximale waarden niet als normale bedrijfswaarden. Het zijn grenswaarden die niet overschreden mogen worden.
Stap 3: Controleer de lichtopbrengst van de LED
Kijk na de elektrische specificaties naar de gegevens die aangeven hoeveel licht de LED produceert. Let hierbij op de lichtstroom in lumen (lm) of de lichtsterkte in candela (cd) of millicandela (mcd). Let ook op de testomstandigheden. Hoezo? In principe produceert een LED-lamp een bepaald aantal lumen wanneer deze wordt getest bij een bepaalde stroomsterkte en temperatuur. Als u twee LED's vergelijkt, zorg er dan voor dat u de waarden onder vergelijkbare omstandigheden vergelijkt. Anders levert de vergelijking geen betrouwbare resultaten op.
Stap 4: Controleer de kleur en temperatuur
Zodra je de lichtopbrengst van de LED kent, is het tijd om naar de kleur en de temperatuur te kijken. Deze twee factoren bepalen niet alleen hoe het LED-licht eruitziet, maar ook de prestaties ervan. Begin met de kleurinformatie in het gegevensblad. Voor gekleurde LED’s moet je waarden vinden zoals de dominante of piekgolflengte.
Let bij witte leds op de CCT (kleurtemperatuur) en de CRI (kleurweergave-index). De CCT geeft aan of het licht warm en gelig of koel en blauwachtig is. De CRI geeft aan hoe natuurgetrouw het licht de kleuren van voorwerpen weergeeft. Controleer daarna de temperatuurwaarden. Let op het bedrijfstemperatuurbereik en de maximale junctietemperatuur. Deze waarden geven aan hoeveel warmte de LED veilig aankan.
Stap 5: Controleer de maat en alle andere afmetingen
Na de gegevens over kleur en temperatuur is de laatste stap het controleren van de afmetingen van de LED. In dit deel van het gegevensblad kun je zien hoe groot de LED is en hoeveel ruimte hij in beslag neemt. Je vindt hier de afmetingen voor de lengte, breedte, hoogte, diameter en de afstand tussen de aansluitpinnen. Bekijk ook de tekeningen van de behuizing. Deze tekening geeft u inzicht in de werkelijke vorm van de LED en laat zien waar de pinnen, contactpunten of bevestigingspunten zich bevinden.
Conclusie
Een LED-lamp is een van de meest effectieve en energiezuinige manieren om allerlei ruimtes te verlichten. Niet alle LED-lampen zijn echter hetzelfde; ze hebben elk hun eigen specificaties. Daar komt een datasheet van pas: daarin staan al die specificaties vermeld. In eerste instantie kan het lezen van een datasheet wat technisch aanvoelen vanwege alle verschillende getallen. Daarom bespreek ik in deze gids alle specificaties in de datasheet en hoe je ze moet interpreteren. Het punt is dat je een LED niet alleen op basis van deze getallen moet kiezen. Een heldere LED heeft misschien niet de juiste kleur. Een krachtige LED kan overmatige warmte genereren. Een LED die er perfect uitziet, past misschien niet in je schakeling. De beste keuze is dus degene die voldoet aan je eisen op het gebied van elektriciteit, verlichting, warmteafvoer en afmetingen.