Lysdiode
En lysdiode (eng. LED for light-emitting diode), IR-diode eller UV-diode er en ensretterdiode (elektronisk komponent) og en transducer, som omsætter elektrisk energi til et smalt bølgelængdeinterval i en af følgende områder: Infrarødt (NIR, 2006: Fra ca. 7µm), synligt eller nær-ultraviolet (2006: ned til 255nm) lys.Selve lysdiode-chippen i et lysdiodehus er ca. 0,5*0,5 mm, men kan være større eller mindre. Lysdiode-chippen er lavet af en halvleder, med det båndgab, der afgiver de elektromagnetiske bølger (f.eks. synligt lys) man ønsker, når en strøm passerer. Lysdioder til synligt lys kan lyse i alle regnbuens farver, og de vinder indpas flere og flere steder, hvor man tidligere brugte små glødelamper, fordi den anvendte halvleder-teknik byder på nogle fordele: Lysdiodens energiforbrug er mindre end for en tilsvarende glødelampe, der afgiver samme mængde lysenergi. Der er kun en mindre termisk slitage på en standard laveffekt-lysdiode (op til ca. 60mW), der lyser. En af benene på lysdioden fungerer som en lille køleplade. Laveffekt-lysdioder vil i snit få deres lysudbytte halveret efter ca. 50.000 lystimer. En højeffekt (hvid eller farvet) lysdiode til en lysdiodelampe på f.eks. 1-5W eller et lysdiodemodul på 5-50W, skal køles nok ellers kan levetiden sænkes drastisk. Modsat en glødelampe, kan en korrekt kølet lysdiode lyse konstant i årevis, uden at "brænde ud. Ydermere er lysdioden mekanisk robust, så den kan tåle rystelser, uanset om den er tændt eller slukket. En tændt glødelampe kan ikke tåle så mange rystelser. Opdagelse Længe før man forstod halvledernes virkemåde, opdagede H.J. Round en lysdiode-effekt i SiC i 1907. Han kaldte det koldt lys, fordi krystallet ikke var varmt ligesom en glødelampe. Oleg Losev (1903-1942) genopdagede lysdiode-effekten i ZnO krystaller i 1921. Lyset fra krystallet blev kaldt Lossew-lys. I 1934 opdagede G. Destriau en lysdiode-effekt med Zinksulfid (ZnS). Først i 1962 kunne man lave fuldt menneskeskabte lysdioder. I 1970 kommer nye LED farver til, man havde nu en grøn farve og en rød farver og dermed kunne man også skabe gult LED-lys. Forskerne var klar over at det var nødvendigt at fokusere på den blå farve, da man med den og de øvrige farver kunne frembringe et hvidt LED-lys.

Anvendelse
Historisk startede lysdioder med at blive anvendt i lommeregnere, digitale armbåndsure, måleinstrumenter og som statusvisning i radioapparater, TV og forstærkere. I løbet af 1990'erne kom de røde og grønne effektive (high-bright) lysdiodeudgaver, hvilket gjorde at de kunne anvendes som cykelbaglygte. Senere kom høje effektive (ultra high-bright) i blå lysdiodeudgaver. Den blå farve muliggjorde, at en lille klat fluorescerende stof placeret oven på den blå lysdiodechip omdannede noget af det blå lys til gult. Det blev fra omkring 2003 markedsført som en hvid lysdiode, da menneskets øjne opfatter en blanding af gult og blåt lys som hvidt. Disse anvendes bl.a. som cykelforlygter. Igennem mange år er de effektive lysdioder blevet til som spin-off i de succesfulde forsøg på at lave højeffektive halvlederlasere med mindre bølgelængder end rødt og grønt lys – f.eks. blåt og ultraviolet. Dette er årsagen til Blu-rays fremkomst. Fra ca. 2009 gør lysdioderne sit indtog i LCD-skærmes bagbelysning. Grundet lysdiodernes høje virkningsgrad, spares 10-40% af energiforbruget. Lysdiodebagbelysningen holder normalt længere end de traditionelle koldkatode lysstofrør. Sådan virker en lysdiode En lysdiode er i elektrisk forstand en "normal" faststof-diode (en pn-overgang i et halvledermateriale i en chip), men det særlige ved lys-dioden er, at både selve halvledermaterialet og det "hus" komponenten er bygget (støbt) ind i, er mere eller mindre gennemsigtige. Den aktive lysdiodechip, der hvor lyset kommer fra, er mindre end 1×1 mm stor. En fri elektron i halvledermaterialet besidder lidt mere energi end en elektron, der er fanget i halvledermaterialets krystalgitter-struktur, så når en elektron "falder i" et hul, afgiver den en foton ("lys-partikel") hvis energi svarer til forskellen mellem den frie og den bundne elektrons energiniveauer. Jo stærkere valenselektronerne er bundet i det halvledermateriale man anvender, jo større er energiforskellen mellem den frie og den bundne elektron, og dermed energien i den frigivne foton. Da bølgelængden er omvendt proportional med fotonenergien, giver større energiforskel mere kortbølget (blåt eller violet) lys, mens en mindre forskel giver mere langbølget lys (rødt eller infrarødt lys). Effektivitet Lysmængden fra en lysdiode er ikke høj og ligger mellem 0,1 og 250 lumen. En enkelt lysdiode-chip kan således afgive lige så meget lys, som en 25W glødepære (250 lumen). Et standard 36 W lysstofrør afgiver til sammenligning 3.350 lumen. Lysmængden målt i forhold til den forbrugte energi er forbedret meget de seneste år. I 2006 kunne man lave dioder med 50 lm/W og i 2007 blev dioder med 100 lm/W lanceret. Dette skal sammenlignes med glødepærens 10 lm/W og lysstofrørets 93 lm/W.

EU Lovgivning og Udfasning
EU har vedtaget en lov om udfasning af den traditionelle glødepære over en årrække frem til 2016. I 2011 blev 60W glødepæren udfaset og pr. 1. September 2012 bliver både matte og klare glødepærer over 15W udfaset. [1] Udfasningen betyder at der ikke må produceres eller importeres glødepærer i EU efter 1. September 2012 og EU-borgere bliver derfor tvunget til at finde alternativ belysning som f.eks. led-pærer når lagrene er udtømt.
Før at et produkt kan markedsføres i EU skal det have CE-mærket. Før at et produkt kan få CE-mærket skal det opfylde ECO-design direktivet. I dette direktiv foreskriver præcise lysstrøm (lumen) der skal til for at produktet må markedsføres som en erstatning for en tilsvarende glødepære. En LED-pære skal f.eks. yde 806 lumen før den kan markedsføres som en 60W glødepære erstatning, på trods af at en typisk 60W glødepære kun yder 700-750 lumen. En LED-pære lyser gradvist mindre henover sin levetid, hvorimod en glødepære blot stopper med at lyse. Derfor skal en LED-pære have et større lumen output end en glødepære da den så vil kunne erstatte lyset i hele dens levetid og ikke blot i starten.
Vurdering

 

Farvegengivelsesindeks
farvegengivelsesindeks, et indeks (også benævnt Ra, eng. general color rendering index) for hvor god en belysningskilde er balanceret i lysfarvemæssig henseende, hvor 100 er nærmest lig referencelyskilden, som for lyskilder med farvetemperatur 5000 K (Kelvin) eller mere er dagslys – og for lavere farvetemperaturer er et opvarmet sortlegeme. På engelsk kaldes det også CRI, hvilket står for Colour Rendering Index. Det bygger på målemetoder som udarbejdes af International Commission for Illumination, (CIE).
De forskellige referencer anvendes til lyskilder med forskellige farvetemperaturer. Ra-værdien for lyskilder med farvetemperatur under 5000 K kan ikke sammenligens med værdier for lyskilder med højre farvetemperatur. Eftersom en glødelampe i princippet er en sortlegeme, får den en Ra-værdi nær 100, men dens spektrum adskilder sig meget fra dagslys, hvilket er den anden reference, og pga. den høje andel gult lys kan den ikke gengive farver på samme måde som dagslys. Glødelamper kan korrigeres med filter af neodymoxid for at kunne give bedre farvegengivelse, hvilket dog sænker Ra-værdien (og effektiviteten) eftersom farvegengivelse så afviger fra referencen. Af dette følger at Ra ikke angiver hvor godt farver gengives, men hvor meget farvegengivelsen ligner referencelyskildens.
Lamper med cirka samme Ra-værdi samles i grupper: Højtryknatriumlamper har gruppe 3 eller 4. Lavtryknatriumlamper har ikke engang en klasse. Metalhalogen har gruppe 1A eller 1B.

  • Gruppe 1A – Ra 90-100
  • Gruppe 1B – Ra 80-89
  • Gruppe 2A – Ra 70-79
  • Gruppe 2B – Ra 60-69
  • Gruppe 3 – Ra 40-59
  • Gruppe 4 – Ra 20-39

Farvegengivelse med forskellige referencelyskilder
Dagslyset har forskellige spektralsammensætninger ved forskellige tider på dagen og forskellige solhøjder, ligeledes ved varierende skydækning. I reglen indeholder dagslys mindre andel af gult end strålningen fra et sortlegeme. Derfor ser farver ikke ligedan ud i dagslys som i lys fra en glødelampe. Glødelampelys får violette og visse lyse blå toner til at fremtræde anderledes sammenlignet med dagslys. Som referencelyskilde har dagslys en standardiseret sammensætning med farvetemperatur på 6500 K.
Når man skal vælge lamper, bør man ikke vælge Ra under 80 for almenbelysning.
Øjet kan kompensere for forskelle i farvetemperatur, men ikke for forskelle i spektralfordeling mellem de forskellige referencer. Det samme gælder for fotografi efter at billedet er taget. Det skyldes at farvesystemet i øjet bygger på de tre additive grundfarver en blandingsfarve. Hvis man forsøger at få gult væk fra et fotografi taget i glødelampelys ændres også rød og grøn, så at såvel purpur som cyan ændres mod blåt. Hvis man i stedet filtrerer i den gule del af spektret når billedet tags gengives frem for alt purpur mere naturtro. Af dette følger også at man hverken kan gøre korrektionen med software i PC'er eller med digitalkameraets hvidbalance. Korrektionen kan gøres med fotografisk filter på enten lyskilden eller foran kameraets objektiv.
 

Lumen
En lumen (lm) er SI-enheden af luminous flux, som er den lysstrøm – og en lyskilde med lysstyrken én candela i alle retninger udsender i rumvinklen en steradian.
Ved frekvensen 540 THz, der svarer til grønt lys, er en lm det samme som 1/683 W. Ved andre frekvenser (hvor øjet er mindre følsomt) skal der flere watt til for at nå op på en lm. Se mere under candela.
Effektivitet – Lumen/watt – jo højere, jo mindre nødvendig køling per tilført watt.
Levetiden – ved givne effektforbrug, køling og omgivelsestemperatur.