Hoe produceren LED's licht? Simpel uitgelegd

Infographic: Hoe produceren LED's licht?

Een LED produceert licht doordat elektronen in een halfgeleiderchip van een hoger naar een lager energieniveau springen en daarbij energie afgeven als licht. Dit heet elektroluminescentie. Er is geen gloeidraad die moet opwarmen, dus bijna alle energie wordt licht in plaats van warmte.

LED-component op een printplaat — Een LED is een halfgeleider die licht geeft als er stroom doorheen loopt.

De LED-chip: een halfgeleider met twee lagen

Een LED-chip bestaat uit twee lagen halfgeleidermateriaal. De ene laag heeft een overschot aan elektronen (n-laag), de andere een tekort (p-laag). Op de grens tussen deze lagen, de zogeheten p-n-overgang, ontmoeten elektronen en 'gaten' elkaar zodra er stroom loopt. Bij die ontmoeting komt energie vrij als een lichtdeeltje: een foton.

Waarom heeft een LED een kleur?

De kleur van het licht hangt af van het materiaal van de chip. Zo geven bepaalde materialen rood licht en andere blauw licht. Een LED-chip zelf geeft dus één kleur.

Hoe ontstaat wit LED-licht?

Voor wit licht gebruiken fabrikanten vrijwel altijd een blauwe LED-chip met daarover een gele fosforlaag. Een deel van het blauwe licht wordt door de fosfor omgezet in geel licht; samen ziet ons oog dat als wit. Door de samenstelling van de fosfor te variëren ontstaat:

warmwit (circa 2700 tot 3000 K),
neutraalwit (circa 4000 K),
koelwit of daglicht (circa 5000 tot 6500 K).

Soorten LED-chips: SMD en COB

In LED-lampen en LED-strips worden verschillende chiptypes gebruikt. SMD-LED's zijn losse chips op een printplaat, zoals de 2835 of 5050. Bij COB (Chip on Board) zitten heel veel kleine chips dicht op elkaar, waardoor een egale lichtlijn of lichtvlak ontstaat.

Waarom wordt een LED toch warm?

Een LED zet een groot deel van de stroom om in licht, maar niet alles. De restwarmte ontstaat aan de achterkant van de chip en wordt via een koellichaam afgevoerd. Goede koeling is daarom belangrijk voor de levensduur van een LED.