LED

Wikipedia

Erilaisia LEDejä

LEDin symboli

Ledilamppu

Sininen LED

Ledinäyttö

Erikokoisia LEDejä

LED (engl. Light-Emitting Diode) eli hohtodiodi eli ledi on puolijohdekomponentti, joka synnyttää lähes monokromaattista valoa, kun siihen johdetaan sähkövirta. LEDiä sanotaan arkisesti myös valodiodiksi, vaikka se toisaaltaan tarkoittaa valolle herkkää diodia. LEDien valmistusmateriaali määrää komponentin lähettämän valon aallonpituuden, jota voidaan edelleen muokata LEDin pintaan lisätyillä kalvoilla ja pinnoitteilla. LEDien valon aallonpituus on yleensä vain hyvin pienellä alalla.

LEDejä käytetään yleensä merkkivaloissa, valokylteissä, pienissä valaisimissa, kaukosäätimissä ja valosensoreissa. Myös ulkoilmatapahtumissa käytetyt videoseinät (LED-Screen) on toteutettu LED-tekniikalla.

[muokkaa] LEDien käyttö elektroniikassa

Ledejä voidaan käyttää joko suoraan tasajännitelähteestä etuvastuksen kanssa tai tasajännitepulsseja antavalla ohjaimella. Etuvastuksella pelkästään ledistä ei saada maksimaalista hyötyä niin valotehossa kuin hyötysuhteessa. Ledi toimii vain oikein päin kytkettynä ja tasajännitteellä. Eli anodille + (pidempi jalka) ja katodille - (lyhyempi jalka/lovi 5mm ledissä/usein täplä pintaliitos ledissä).

[muokkaa] LED sarjavastuksella

Tavallinen 5mm ledi kuluttaa tyypillisesti 20mA ja sen kynnysjännite on n. 1,7 V–3,7 V riippuen ledin väristä. Valaistuskäyttöön tarkoitetuissa ledeissä on yleensä useita led-siruja sarjaan- ja rinnankytkettynä. Esimerkiksi alla olevan Ostarin kynnysjännite on 22,5 V. Tämä kynnysjännitteen vaihtelu eri värien kohdalla johtuu ledin sisällä olevien puolijohteiden eroista. Sarjavastusta laskettaessa tarvitaan tieto käytettävästä käyttöjännitteestä. Ensiksi lasketaan jännite, joka on jäätävä vastuksen yli, vähentämällä ledin kynnysjännite käyttöjännitteestä. Sopiva vastus saadaan kaavasta: R = U/I, jossa R = vastus (ohmeissa), U = edellä laskettu jännite (volteissa), ja I = virta (ampeereissa). Käytettäessä lediä täydellä teholla virta on yleensä 20 mA. Lediä voidaan himmentää kasvattamalla vastusta. Käytettäessä korkeita jännitteitä tarvitsee muistaa myös vastuksen tehonkesto ja sähköturvallisuus.

[muokkaa] LEDien edut

LEDit ovat tavalliseen hehkulamppuun verrattuna erittäin pienikokoisia, fyysisesti kestäviä (niissä ei ole helposti rikki menevää lasikuorta eikä hehkulankaa), kirkkaita ja pitkäikäisiä. LEDeillä on mahdollista lähettää myös infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä. Ledien hyötysuhde on tällä hetkellä samaa luokkaa halogeenilamppujen kanssa (n. 10 %). Ledien syttymis- ja sammumisajat ovat kymmenien nanosekuntien pituisia, joten niillä voidaan helposti lähettää tietoa moduloimalla valoa. Näin tehdään esimerkiksi infrapunakaukosäätimissä. Pienitehoisten ledien valmistaminen on halpaa, koska raaka-aineena on lähinnä muovia ja puolijohteita.

Edut tiivistelmänä:

Pienikokoinen
Mekaanisesti kestävä
Pienet LED-merkkivalot tarvitsevat vain vähän virtaa, tyypillisesti alle 20 mA.
Soveltuu hyvin akkukäyttöisiin sovelluksiin
Luokitellaan huoltovapaaksi. Vaihtoväli tyypillisesti yli 10 000 tuntia.
Aikaansaadaan puhdas valospektri (väri) ja hyvä suuntaavuus. Näin saadaan korostettua haluttuja yksityiskohtia valaistussuunnittelulla.
Teholedejä, joiden P-N-rajapinta kestää jopa 150 °C lämpötilaa, on tulossa markkinoille.
Melko hyvä hyötysuhde.

[muokkaa] LEDien haitat

LEDien valoteho ei vielä ole kovin suuri, minkä vuoksi niitä käytetäänkin yleensä vain käsivalaisimissa. Saatavilla on kuitenkin jo suuritehoisia LEDejä, joissa valoteho yltää jopa yli 600 lumeniin (Osram Ostar 27 watin LED). Näillä voi jo toteuttaa isomman luokan valaisimia, käyttökohteena vaikkapa siltojen ja rakennusten julkisivujen yksityiskohtien korostus. Poliisin uudet vilkkuvalot toteutetaan myöskin ledeillä, samoin liikennevalot. Jopa uusien autojen ajovaloja valmistetaan LED-tekniikalla. LEDin yleisin kynnysjännite on noin 3 volttia. Superkirkkaissa LEDeissä kynnysjännite yltää noin 5 voltin tuntumaan.

Haitat tiivistelmänä:

Eri LEDien luotettavuudessa ja eliniässä valtavia eroja, mitkä saattavat johtaa kuluttajia harhaan. Esimerkiski valkoisen 5 mm LEDin käyttöikä (valotehosta 70 % jäljellä) vaihtelee tyypillisesti välillä 1 000 – 10 000 tuntia ja teholedeillä välillä 10 000 – 50 000 tuntia.
Eivät yleensä kestä korkeita lämpötiloja (yli 80 °C) eikä kosteutta. Perinteiset ledit eivät kestä esim. saunassa.
Valaistukseen sopivat ledit ovat toistaiseksi kalliita.
Vaatii yleensä pieniä lisätoimenpiteitä asennettaessa, esimerkiksi hehkulamppuun verrattuna. Käyttöjännite on laskettava sopivaksi ja LEDille menevä virta rajoitettava esim. sarjavastuksella. Led vaatii tasajännitettä toimiakseen.
Voivat hajota ESD-purkauksesta (engl. Electro static discharge)
Suuritehoiset ledit tarvitsevat melko tehokkaan jäähdytyksen.
Parhaan hyötysuhteen valaisimet tarvitsevat ohjauselektroniikkaa, kuten hakkurityyppisen vakiovirtalähteen.

[muokkaa] Aiheesta muualla

Wikimedia Commonsissa on lisää materiaalia aiheesta LED.

LED-valmistajia

Suomalaisille LED-valaisinvalmistajia

Tietoa
- Limic Oy: tekniikkaa ja FAQ
- Lumileds: edut (englanniksi)
- Helsingin kaupunki: käyttö liikennevaloissa

Valonlähteet
Bioluminesenssi \| Taivaankappaleet \| Salama
Tuli \| Kynttilä \| Kaasulamppu \| Kerosiinilamppu \| Öljylamppu
Kemiluminesenssi / Valotikku \| Sonoluminesenssi
Valaistus
Hehkulamppu \| Loisteputki
Suurpainenatrium \| Matalapainenatrium \| Monimetalli \| Elohopeahöyrylamppu \| Ksenon
LED \| Elektroluminesenssi