LED-teknologiasta on maailmalla saatavilla paljon sekä asiallista, että asiatonta tietoa. Suurin osa asiattomasta tiedosta on ns. hypeä, jossa LED-teknologian väitetään säästävän sähköä 80-90% käytännössä kaikkiin muihin maailman valonlähteisiin nähden. Toinen yleinen harhakäsitys on, että LED-valaisimet eivät tuota lainkaan lämpöä. Faktatietoa on myös saatavissa, mutta sen suodattaminen LED-hypestä on toisinaan vaikeaa. Mutta jos pohjaksi ottaa puhtaan matematiikan ja LED-komponenttivalmistajien tekniset tiedot pääsee jo hyvin pitkälle. Yritämme tässä keskittyä faktoihin sekä LED-teknologian hyvistä puolista, että haasteista.
Skeptikot sanovat, että puheet 50 000 tunnin kestoiästä ovat yliarvioituja. Mutta sitä mukaa kun LED:it keräävät käyttötunteja komponenttivalmistajien laboratorioissa, valmistajat kilvan nostavat omia ennusteitaan sekä LED:ien kestoiän, että sallitun käyttölämpötilan suhteen. Nykyään luvataan jo yli 70 000 tunnin käyttöikää lähes sata-asteisena palavalle suurtehoLED:ille. Juuri tuo käyttölämpötila on tärkein LED:in elinikään vaikuttava tekijä. Luvatun eliniän saavuttamisen perusta on huolellinen LED-valaisimen lämpösuunnittelu.
LED:ien spektri on hyvin kapea eikä se sisällä IR- eikä UV- komponentteja. LED-valonheittäjän edessä seisova ihminen ei siis tunne ihollaan kiusallista kuumotusta niin kuin esim. HID- tai halogeenivalon edessä. Tässä kohtaa pitää huomata, että vaikka LED ei säteile lämpöä, itse komponentti lämpiää kyllä huomattavasti. Vrt. jos hehkulampun kuluttamasta energiasta 95% muuttuu lämmöksi, ja vain 5% valoksi, niin valontuotoltaan viisi kertaa parempi LED tuottaa silti lämpöä vielä 75% kuluttamastaan energiasta. Siis esim. 20 watin LED-valaisin tuottaa 15 watin lämpötehon, jonka haihduttaminen LED-komponenteista pitää ottaa valaisinsuunnittelussa huomioon.
Matalalla tasajännitteellä toimivia LED-komponentteja ei voi sellaisenaan kytkeä 230V vaihtosähköön. LED:it tarvitsevat vakiovirtalähteen, joka muuttaa sähkön LED:eille sopivaan muotoon. Uusimpien valkoisten LED-komponenttien hyötysuhde on yli 100 lm/W, mutta jotta valaisimessa päästäisiin yli 80 lm/W valotehoon, virtalähteeltä vaaditaan hyvää hyötysuhdetta. On huomattava, että tällaisiin lukemiin yltävät vain suurtehoLED:it. Valitettavasti markkinoilla näkee myös 5mm epoksiledeihin perustuvia valaistusratkaisuja, joiden valmistajat ratsastavat markkinoinnissaan suurtehoLED:ien hyötysuhteella, kun näiden lähinnä merkkivalokäyttöön tarkoitettujen valodiodien hyötysuhde jää alle 50 lm/W:n.
Hehkulampun hyötysuhde on 10-15 lm/W, halogeenin 10-30 lm/W ja HID:n 50-70 lm/W. Niinsanottujen energiansäästölamppujenkin hyötysuhde on parhaimmillaankin alle 70 lm/W. Näihin teknologioihin LED antaa jo tänä päivänä energiatehokkaan vastineen. Säästöt ovat teknologiasta riippuen karkeasti 10-60%, ei kuitenkaan lähelläkään monissa mainoksissa väitettyä 85% tasoa. Mutta kun yhdistetään energiansäästö ja LED:ien pitkä käyttöikä, niin valaisimen elinkaaren aikana säästöt ovat merkittävät. Katuvalaistuksessa käytettyjä monimetalli- ja jopa 150 lm/W hyötysuhteeseen yltävää suurpainenatriumlamppua LED ei vielä energiatehokkuudessa päihitä. Katuvalaisinten vaihto- ja huoltotyö on merkittävä kustannustekijä valaistuksen elinkaaren aikana. Tämän kustannuksen pienentyminen tekee LED-tekniikasta varteenotettavan vaihtoehdon jopa katuvalaistuskäytössä.
LED-teknologian kehityksessä on samanlaista vauhdin tuntua kuin mikroprosessorien kehityksessä on ollut viime aikoina. Suunnilleen puolen vuoden välein valmistajat ilmoittavat jälleen 20% parempia lukemia aikaisempiin verrattuna. Tänä päivänä laboratoriossa on saavutettu LED:eillä 150 lm/W hyötysuhteita, ja kaupallisestikin on jo saatavissa yli 100 lm/W valkoisia LED:ejä.
LED:it eivät ole ympärisäteileviä kuten yleisimmät valonlähteet. Etenkin kohdevalaistuksessa linssejä käyttäen kaikki LED:in tuottama valo voidaan helposti ohjata kohteeseen. Näin hyötysuhde paranee ja valosaasteen määrä minimoituu. Toisaalta LED-teknologialle on haasteellisempaa saada aikaan tasaista yleisvaloa. Missä käytetään paljon epäsuoraa valoa, tämäkään ei ole ongelma. Itse valokuviota suurempi haaste on LED:in pintakirkkaus. LED-komponentin hehkuva pinta on hyvin kirkas, ja silmän tarkentuessa siihen katsoja kokee häikäisyn todella voimakkaana. Tämän häikäisyn poistaminen luo haastetta LED-valaisinsuunnittelijoille.
Suomen pohjoisiin olosuhteisiin ja ulkovalaistukseen LED:it sopivat mitä mainioimmin. Mitä kylmempää on, sen paremmalla hyötysuhteella LED palaa ja sitä pidempään se kestää. LED-ulkovalo on helppo erottaa kylmällä säällä energiansäästölampulla toteutetusta. LED-ulkovalo syttyy heti ja palaa kirkkaana, kun energiansäästölamppu hehkuu himmeän keltaisena, mikäli pakkasella syttyy ollenkaan.
LED:ejä voi sytyttää ja sammuttaa rajattomasti. Siinä missä HID-valaisin sähkökatkosta toivuttuaan tarvitsee tuokion syttyäkseen, LED syttyy saman tien. LED:ien kirkkautta voidaan säätää käytännössä portaattomasti PWM-tekniikalla. Itse asiassa mitä enemmän LED:it ovat sammuneena, sitä kauemmin ne kestävät. Jos LED:iä himmennetään vaikka 50/50 pulssisuhteella PWM:ää käyttäen, tuosta ajasta LED on siis puolet "sammutettuna". Monet purkauslamput vaativat minuutteja syttyäkseen. Jos kaikki maailman katuvalot voitaisiin sytyttää nuo muutamat minuutit myöhemmin, tai ensimmäiset tunnit käyttää valaisinta osateholla, voi vain kuvitella millaisiin energiansäästöihin sillä päästäisiin.
LED ei sisällä hehkulankoja, ohutta lasia, eikä mitään muitakaan mekaanisesti arkoja osia. Tästä syystä LED:eillä voidaan toteuttaa iskun- ja tärinänkestäviä valaisimia haastaviin ympäristöihin, kuten esim. työkoneisiin.
Tässä jotain ajatuksia LED-teknologiasta. Tarkka lukija huomaa, että teksti sisältää hyvien puolien lisäksi myös haasteita. Hyvän LED-valaisinvalmistajan tuntee siitä, että tämä tunnustaa myös nämä teknologian haasteet, ja ottaa ne huomioon valaisinsuunnittelussaan.