In tien jaar tijd is LED-verlichting van een technologisch modewoord uitgegroeid tot de industriestandaard, met exponentiële verbeteringen in optische beheersing en energie-efficiëntie. Hoe hebben LED’s zich ontwikkeld? Welke uitdagingen staan productontwikkelaars voor? En wat is de volgende stap voor de technologie?
De overgang van LED naar traditionele lichtbronnen is transformatief geweest: energiebesparingen zijn enorm gestegen en nooit eerder hebben kopers zo een breed assortiment producten gehad om uit te kiezen. Dat was niet altijd zo: vroege LED-verlichting dwong halfgeleiderfabrikanten tot grotere efficiëntie en lagere prijzen.
Hoe LED-chips zich door de jaren heen hebben ontwikkeld
Vroege Dual In-Line-behuizingen bestonden uit een rudimentair kathode- en anodeframe met wigdraadverbindingen, die een zeer lage lichtstroomopbrengst en slechte optische prestaties leverden. Ingekapselde LED’s (vaak aangeduid als midvermogen-LED’s) verbeterden dit, met hoger vermogen en goede lumen per dollar. Een kunststof reflector omringde een chip in een epoxyomhulling, met fosfor aangebracht om kleurtemperaturen aan te passen. Deze midvermogen-LED’s hadden te kampen met slechte lichtstroomhandhaving bij hoog vermogen, mede door de degradatie van de kunststof reflectoren.
Het grootste deel van de straatverlichting gebruikt tegenwoordig High Power Ceramic Package LED’s, een hoogvermogensoplossing met uitstekende thermische prestaties door contact met een geleidend basismateriaal. Keramische behuizingen brachten LED’s voorbij interne reflectoren en maken gebruik van lensmateriaal als primaire optiek.
Chip On Board LED’s (COB’s) boden een kwantumsprong in maximaal vermogen vanuit één behuizing, met potentiële outputs van meer dan 100 Watt. Door een array van LED’s op een groot aluminiumsubstraat te monteren, kan een hogere totale lichtstroom worden geboden met uitstekende thermische prestaties. Een enkele fosforlaag wordt op het gehele oppervlak aangebracht, wat goede kleuruniformiteit biedt met een laagbouwvorm. De voortdurende ontwikkeling van COB-technologie leidt tot hogere LED-efficiëntie, die INDO heeft verwerkt in onze voortdurend verbeterende CHROMA- en nieuwe CHROMA-X-optiek.
Chip Scale Package LED’s (CSP’s) bieden wederom een paradigmaverschuiving in de manier waarop LED-verlichting wordt ontwikkeld en gebouwd: ze zijn feitelijk „behuizingsvrije” LED’s. De chip bestaat uit de LED zelf, een elektrisch verbindingsvlak en fosforcoating, zonder substraat, reflectoren, epoxydomes, bonddraden of leadframes.
Deze buitengewoon kleine vormfactor biedt zowel ontwerpmogelijkheden als uitdagingen. Het weglaten van een leadframe elimineert zwaveldegradatie, terwijl het weglaten van bonddraden de productbetrouwbaarheid enorm vergroot. Deze chips, die meer op een puntbron lijken, maken optische beheersing en het bereiken van betere afsnijhoeken veel eenvoudiger.
De uitdaging van CSP’s
De kleine afmetingen van een CSP maken de positionering binnen een lens nog belangrijker: de 5-zijdige aard van de onderdelen vereist extra aandacht voor een correcte optische beheersing. Kleine afwijkingen kunnen de fotometrische eigenschappen van een CSP-armatuur drastisch wijzigen, waarbij extra zorgvuldigheid vereist is tijdens het productieproces en nieuwe ontwerptechnieken nodig zijn voor foutbestendig monteren en productieverveelzijdigheid.
Grote fabrikanten promoten CSP’s al circa 2 jaar, waarbij veel grote spelers in de halfgeleidermarkt hun productaanbod toonden op de Frankfurt Light en Building-beurs in 2016. Lensoplossingen hebben de optische uitdagingen van zo’n kleine LED echter nog niet ingehaald. Om te profiteren van de nieuwste ontwikkelingen is INDO in het vierde kwartaal van 2016 gestart met een eigen project voor de ontwikkeling van een CSP-optische oplossing.
Het eindresultaat van die ontwikkeling was de nieuwe NAVIGATOR-optische oplossing, een veelzijdige lichtmotor met een reeks van 17 verschillende distributies, die verbeterde optische beheersing biedt ten opzichte van eerdere LED-typen en INDO een springplank heeft gegeven naar ons volgende project: variabele optiek.
Variabele optiek: een fotometrisch regelbare oplossing
Nauwkeurigere optische beheersing en een kleinere lensomvang maken de innovatieve ontwikkeling van armaturen met variabele optiek mogelijk, waarbij de fotometrische eigenschappen dynamisch op het bord kunnen worden geregeld en gewijzigd. Zo is het mogelijk een armatuur te ontwikkelen dat zich aanpast aan veranderende wegomstandigheden. Dit geeft opdrachtgevers absolute controle en sluit aan op een smart cities-visie.
De onderstaande afbeeldingen en video tonen een conceptuele demonstratie van deze dynamisch veranderende optiek in een gecontroleerde testomgeving.
Rechts: smallere, intensere distributie
Kijk goed: u ziet de distributie langzaam en geleidelijk veranderen!
Welke voordelen kunnen deze gepatenteerde variabele optiek van INDO bieden?
- Eenvoudiger inkoop en voorraadbeheer met minder benodigde opslageenheden
- Maakt adaptieve armaturen mogelijk die na installatie op afstand kunnen worden aangepast om in te spelen op veranderende omgevings- of situationele factoren
- Zorgt voor efficiëntere installaties doordat elk verlichtingspunt naar behoefte kan worden aangepast
- Potentiële oplossing voor klachten en reacties van bewoners
Door de mogelijkheid om het effectieve bereik naar wens te wijzigen, kunnen beheerders de dynamiek van hun installaties aanpassen met eenvoudige opdrachten, als reactie op veranderende vereisten en feedback van bewoners.
INDO zet zijn ontwikkelingen in Direct Drive-technologie voort en biedt een selectie van optische oplossingen en LED’s in onze producten. Het INDO-team blijft groeien en leren, waarbij technische expertise wordt teruggestort in toekomstige ontwikkelingsprojecten.
De nieuwste lichtmotoroplossingen zijn ook beschikbaar in ons nieuwe snelwegarmatuur, de AIR3 >
