LED TECHNOLOGIE

LED dioda

LED dioda (Light Emitting Diode) je polovodičová součástka, která při průchodu elektrického proudu vyzařuje světlo. Skládá se z polovodičového čipu, elektrických kontaktů a pouzdra. Podle způsobu použití a výkonu mohou mít LED diody různou fyzickou podobu.

Použití LED diodLED-ky_final

Dnešní podoba LED diod a široké možnosti jejich nasazení jsou produktem celosvětového bouřlivého technologického pokroku v oblasti elektroniky. LED diody prošly zásadním vývojem od indikačních kontrolek elektrospotřebičů přes podsvícení displejů mobilních telefonů, tabletů, notebooků, monitorů a televizních přijímačů až do podoby výkonných, účinných a spolehlivých světelných zdrojů pro domácí, průmyslové a veřejné osvětlení nebo pro reflektory automobilů.
Stejně jako každá jiná věc, má LED technologie své silné stránky, které je třeba co nejvíce využít, ale i stránky slabší, které je třeba správným způsobem ošetřit a které se dalším technologickým vývojem LED postupně eliminují. Proto musí být každá LED světelná sestava správně navržena a správně používána.
V praxi se pro LED osvětlování používají různé polotvary s LED diodami (LED světelná výzbroj) a další podpůrné příslušenství (chladiče, profily, difuzory, optické členy, napájecí zdroje, řídící elektronika aj.), ze kterých se kompletují LED osvětlovací sestavy podle konkrétních projektů nebo se z LED komponentů sériově vyrábějí LED svítidla.

Vysoká účinnost

LED diody dnes běžně dosahují účinnosti 180lm/W. Oproti klasickým světelným zdrojům, klasická žárovka má životnost cca 12lm/W, halogenová cca 18lm/W, kompaktní zářivka cca 60lm/W, zářivková trubice T8 cca 80lm/W, zářivková trubice T5 cca 100lm/W, metalhalogenidová výbojka cca 70-110lm/W, je to rozdíl téměř propastný a s dalším technologickým pokrokem LED diod se stále zvyšuje. Počáteční vyšší investice do LED osvětlení se Vám rychle vrátí.

Dlouhodobá životnost

Životnost klasických světelných zdrojů do poruchy tj. ukončení provozu je nízká : žárovka cca 1.000 hodin, halogenová cca 2.000 hodin, kompaktní zářivka cca 6.000hodin, zářivková trubice T8 cca 20.000hodin, zářivková trubice T5 cca 25.000hodin, metalhalogenidová výbojka cca 15.000hodin.
Profesionální a renomovaní výrobci svá LED světelná řešená navrhují podle oblasti použití tak, aby vydržela svítit bez nutnosti servisu 6 až 8 let. Během této doby poklesne jas LED diod, pokud není pokles kompenzován řídící elektronikou, o 30%. LED dioda tedy bude, na rozdíl od klasických světelných zdrojů, svítit dál i po uplynutí své životnosti, byť menším svitem. Jestliže Váš LED světelný zdroj krátce po uvedení do provozu přestane svítit nebo se jeho jas výrazně sníží, koupili jste nekvalitní výrobek.
LED osvětlení je ale třeba správně volit podle účelu jeho použití. Pro LED žárovku do Vaší koupelny svítící průměrně 3 hodiny denně postačuje životnost 10.000 hodin nepřetržitého svitu, ale osvětlení tovární haly pro nepřetržitý provoz vyžaduje životnost svítidel minimálně 70.000 provozních hodin. Většina LED světelných sestav pro běžné použití je navrhována pro životnost cca 50.000 provozních hodin (5,7let nepřetržitého provozu).
Umístíte-li LED žárovku do prachotěsného svítidla nebo LED downlighty do nevětraného podhledu nebo do minerální vaty, budou se přehřívat a jejich životnost se rapidně sníží ! Nebezpečí přehřátí hrozí i napájecím zdrojům umístěných v uzavřených místech nebo krabicích bez volného obtékání okolním vzduchem !
Vystavíte-li interiérové svítidlo, LED profil nebo LED pásek přímým vlivům venkovního prostředí a povětrnosti, chemické látky v ovzduší a vzdušná vlhkost rychle způsobí chemickou korozi použitých komponentů. LED světelnou výzbroj je třeba do vnějšího prostředí zodolnit ošetřením ochranným lakem, zalitím silikonem nebo vhodným konstrukčním řešením svítidla !

Snadná regulace svitu

Svit LED diod se dá snadno řídit protékajícím proudem pomocí elektronických driverů. Toto nabízí obrovské funkční možnosti od jednoduchého dálkového ovládání nebo regulačního prvku na stěně Vašeho bytu až po rozsáhlé systémy řízení inteligentních domů, které mohou fungovat zcela autonomně a nebo si přes Váš mobil naprogramujete, jak Vás má Váš dům zrovna dnes při Vašem příchodu uvítat. Vaše LED světlo bude vždy přesně takové, jaké si ho budete přát.

Bezpečné použití

Spektra 02

LED diody vyzařují veškeré světlo ve viditelné části světelného spektra. Fyzikální podstata generování světla LED diodami umožňuje vyrábět LED diody s různou barevnou teplotou a plnospektrální charakteristikou a vysokým Ra. LED diody proto na rozdíl od zářivek neprodukují žádné škodlivé ultrafialové záření a není pravdou, že LED světlo škodí lidskému zraku.
LED diody samotné jsou nízkonapěťové elektronické komponenty. Svítidla s LED diodami mohou být tedy od samého počátku konstruována jako bezpečná a určená k připojení na zdroj malého bezpečného napětí. U sofistikovaných sériově vyráběných LED svítidel je bezpečnost zajištěna konstrukčním řešením svítidla a bezpečnostním krytím.
U LED diod nehrozí na rozdíl od klasických žárovek a zářivek nebezpečí rozbití a pořezání se skleněnými střepy.

Světelná pohoda

Není pravda, že LED diody svítí všechny „do modra“. Ty nekvalitní ano. Dejte přednost kvalitě a pro dosažení optimální světelné pohody zvolte vhodné světelné řešení. Studenou bílou použijte do technicistní koupelny, ke dřevěnému rustikálnímu nábytku se hodí bílá teplá. Neutrální bílá je universální a je nejbližší dennímu světlu ve Vašem pokoji nebo kanceláři. Chcete volit osvětlení podle toho, jakou budete dnes mít náladu? Použijte svítidla s možností měnit barevnou teplotu světla. Pokud potřebujete přesné rozeznávání barev, zvolte LED diody s činitelem barevného podání Ra>90.
Není pravda, že ze světla LED diod bolí hlava a způsobují nespavost. Modrým odstínem světla jsou záměrně pro zvýšení barevného kontrastu a dosažení vysokého jasu podsvíceny displeje našich notebooků, tabletů a televizních přijímačů a modrá složka má stimulační účinky na náš organismus a zvyšuje pracovní výkon. Namísto odpočinku jsme tedy každý večer na jedné straně stimulováni modrou složkou světla displejů a na druhé straně na nás doléhá celodenní únava a stres. Viníkem našich problémů tedy nejsou LED diody, ale náš nezdravý životní styl !
LED diody dosahují nejlepších parametrů při napájení konstantním proudem. Systémy PWM řízení pracují na vysokých frekvencích lidským okem nepostřehnutelných. Pokud Vaše LED žárovka nebo LED sestava viditelně „mrká“ – nemohou za to LED diody, ale špatně navržená nebo z cenových důvodů ošizená napájecí a řídící elektronika.

Ekologie

LED diody jsou miniaturní elektronické komponenty. Díky tomu mají minimální materiálové, prostorové a ekologické nároky nejen při své výrobě, ale i při dopravě a skladování a likvidují se recyklací stejným způsobem jako ostatní elektronický odpad. Rovněž rozdíl oproti výrobě a likvidaci neforemných křehkých skleněných zářivkových trubicí se rtuťovou náplní a jedovatým luminoforem uvnitř je zásadní. A energii ušetřenou díky vysoké účinnosti LED diod není třeba vyrobit, což má další vysoce pozitivní dopad nejen na snížení nároků na energetické zdroje a suroviny a produkci energetických odpadů, ale i na Vaši kapsu. LED svítidla neobsahují rtuť.

Parametry LED světelných sestav

Pro praktické použití jsou u LED světelných sestav nejdůležitější následující veličiny :

Světelný tok (lm = lumen) : Celkové množství světla vyzářené světelnou sestavou do prostoru ve všech směrech. Tato veličina úzce souvisí s příkonem a účinností svítidla a říká nám „jak moc to svítí.

Vyzařovací charakteristika : Popisuje způsob, jakým je světelný tok světelným zdrojem vyzařován do prostoru. Světelný tok samotných LED diod je ve většině případů formován dále pomocí optických členů a difuzorů. V laickém pojetí nám vyzařovací charakteristika říká „kam všude to svítí“ a nejjednodušším vyjádřením jsou schemata vyzařovacích charakteristik. Pro profesionální praxi a pro světelné výpočty popisují charakteristiku světelného zdroje tzv. eulumdata.

vyzarovaci_charakteristika

Barevná teplota, resp. teplota chromatičnosti (K = Kelvin) : Charakterizuje světelné spektrum vyzařovaného bílého světla.

white_color_temperature

Studené bílé světlo má cca 6000K a více. Vyvolává v našem organismu aktivitu a výkonnost, podporuje soustředění a rozpoznávání detailů a navozuje pocit chladu. V průběhu dne se vyskytuje odpoledne při jasné obloze, kdy slunce stojí nejvýš na obloze. Dráha slunečních paprsků atmosférou je nejkratší a modrá složka dominuje a to velmi výrazně. Barevná teplota takového denního světa dosahuje 8.000K až 15.000K a zvlášť pokud stojíte ve stínu a zdrojem světla je jen obloha samotná. Výrazně modrá je též obloha na horách, kde je vrstva atmosféry nižší, a u moře a na sněhu, kde dochází k masívnímu odrazu modré složky světla od vodní plochy nebo sněhu. V obou případech roste i množství UV záření.

Neutrální bílé světlo má cca 4000K. Hodí se pro běžnou práci a aktivity. Odpovídá barevné teplotě směsného světla v místnosti v průběhu dne při lehce zatažené obloze a při zprůměrování světla odrazem od okolních předmětů.

V některých případech se udává i barevná teplota cca 5000-5500K jako denní nebo průmyslová bílá. Je to průměrná hodnota venkovního denního odpoledního světla s oblohou s lehkým oparem nebo oblaky. Hodí se do prostor s velkou tělesnu námahu a pro udržení pozornosti v prostorách s vyšší teplotou prostředí. 5500K je základní denní barevná teplota pro fotografickou techniku a stejnou barevnou teplotu mají i výbojky fotografických blesků.

Teplé bílé světlo (nažloutlé jako žárovka – cca 2800K, resp. plamen svíčky – cca 1.900K) má barevnou teplotu cca 3000K, případně méně. Hodí se pro odpočinek a relaxaci a navozuje pocit pohody a tepla. Mimo jiné proto tak milujeme pohled do plápolajícího ohně a rádi se vyhříváme na přímém slunci. Během dne se v přírodě vyskytuje ráno a večer, kdy je slunce těsně nad obzorem a červená složka slunečního světla dominuje.

Takto změnou barevné teploty světla během dne a různou délkou svitu a různou intenzitou světelných paprsků podle ročního období a s tím i související teploty prostředí kdysi řídilo slunce život a pracovní výkonnost našich předků. Denní cykly podobného charakteru dnes napodobují i sofistikované řídící systémy s regulací barevné teploty a intenzity světla pro dosažení optimální světelné pohody, resp. pracovní výkonnosti, případně i s ohledem na aktuální pronikající denní světlo. Světlem se speciálním barevným složením spektra a změnami složení světelného spektra a změnou intenzity osvětlení se reguluje a stimuluje i růst rostlin nebo hospodářských zvířat.

Koeficient barevného podání (Ra, resp. CRI = Color Rendering Index) : Vyjadřuje schopnost rozlišit při daném světle různé barvy. Sluneční světlo má hodnotu 100. Pro umělé osvětlení je dnes standardem hodnota 80 a pro náročné aplikace, kde je nutno rozpoznávat věrně barvy (lakování, barvení, míchání barev, textilní průmysl, klenoty, knihtisk aj.), se používá hodnota 90, případně pro speciální účely (výtvarníci, lékařství, chirurgie) hodnota 95 a více.

Randy chart CRI

Účinnost světelného zdroje (lm/W) : Udává, kolik energie dodané do světelné sestavy se promění v žádoucí světlo. Zbytek energie představuje nežádoucí tepelné ztráty, které je třeba při provozu LED světelné sestavy odchladit a z ekonomického pohledu se tedy jedná o peníze doslova „vyhozené do vzduchu“.
Výjimkou jsou tzv. topné koule (patentovaný název – pod tímto označením se do Evropské unie dovážejí dnes již zakázané klasické vláknové žárovky), jejichž primárním účelem je zlepšovat tepelnou pohodu v místnosti a generování světla je vedlejší doprovodný jev. V zimě, kdy se svítí nejvíce a zároveň se topí, to svoji logiku dozajista má …
POZOR – Je třeba rozlišit účinnost samotných LED diod, účinnost LED světelné výzbroje, účinnost svítidla, účinnost napájecího zdroje a účinnost celé světelné sestavy jako celku. Výsledné číslo pak bude oproti světelné účinnosti samotné LED diody mnohem nižší. Těmito otázkami jsou ale různě dotčeny všechny světelné zdroje. LED diody mají obrovskou výhodu ve směrovosti světelné charakteristiky a tím vysoké účinnosti optického systému svítidla pro přímé reflektorové svícení. Pokud ale chcete docílit s pomocí LED diod velké rovnoměrně svítící plochy, světelné ztráty v difuzoru nebo odrazných systémech budou značné. Na druhé straně u přímého svícení určitě budete preferovat jeho účinnost, zatímco u designového svícení bude pro Vás rozhodující estetičnost světelného vjemu. Bodový charakter světla je jednou z nevýhod LED technologie, ale pokud má být světelný zdroj malý, jinak to nejde. Orientační údaje o energetické účinnosti svítidla naleznete na jeho energetickém štítku.

Příkon (W = Watt) : Vyjadřuje množství energie, které světelná sestava spotřebuje pro generování daného světelného toku. Pro globální posouzení je výchozí hodnotou příkon sestavy z napájecí sítě, ve většině případů z elektrorozvodné sítě 230V.

Napájení LED světelných sestav

Ve většině případů jsou LED sestavy složené z LED polotovarů nebo komponentů, které obsahují mnoho navzájem elektricky různě zapojených LED diod a často navíc doplněných dalšími pomocnými napájecími a řídícími obvody. Pro správnou volbu zdroje je tedy nutno znát buď detailní strukturu zapojení a parametry jednotlivých LED diod a nebo je třeba vycházet z parametrů udávaných výrobcem zařízení.


China_export_ceNapájení 230V

Velmi jednoduché, vidlici kabelu zasuňte do zásuvky. POZOR !!!  Již při koupi se zajímejte o to, jestli je výrobek opatřen značkou CE, která znamená, že zařízení splňuje požadavky legislativy a že je jeho provoz za podmínek použití deklarovaných výrobcem bezpečný. Značka CE má normovanou grafickou podobu a je třeba ji odlišit od značky China export, která “úplně náhodou” vypadá velmi podobně. Typickými představiteli napájení 230V jsou LED svítidla se zabudovaným zdrojem nebo LED sestavy se zdrojem externím, který je součástí dodávky. Sestavy se vypínají vypnutím napájecího napětí. Stmívatelnost respektive regulace svitu je věcí konkrétního zařízení.

napetove_napajeni_2Napájení ze zdroje napětí
K napájení potřebujete zdroj o napětí uváděném výrobcem zařízení a příkonu vyšším, než je výrobcem uvedený příkon, resp. celkový příkon sestavy. Zdroj by měl být určený pro napájení LED diod a musí splňovat příslušné legislativní a bezpečnostní požadavky pro použití v daném prostředí. Typickými představiteli jsou LED pásky, LED profily nebo jednoduché LED osvětlovací moduly, zařízení a svítidla malého výkonu. Napěťově napájené komponenty musejí být všechny na stejné napětí a zapojují se na napájecí zdroj navzájem paralelně (ve většině případů – existují výjimky) a celkový potřebný výkon zdroje je dán součtem příkonů jednotlivých komponentů. Vypínač je možno zařadit jak na primární tak na sekundární stranu zdroje. Regulace svitu se provádí pomocí PWM modulace na sekundární straně zdroje.

proudove_napajeni_2Napájení ze zdroje proudu
K napájení potřebujete zdroj proudu, který má výstupní proud stejný jako je výrobcem udávaný proud zařízení. Výrobce rovněž musí udat jmenovité napětí zařízení a zdroj musíte volit tak, aby se jmenovité napětí zařízení nacházelo v regulačním pásmu výstupního napětí zdroje. Typickými představiteli jsou moduly a svítidla s POWER LED a světelná výzbroj pro svítidla. Proudově napájené komponenty musejí být všechny na stejný proud a zapojují se na napájecí zdroj všechny sériově (ve většině případů – existují výjimky) a všemi protéká stejný proud a celkové napětí sestavy je rovno součtu napětí jednotlivých komponentů. POZOR !!! Spotřebiče je třeba k proudovým napájecím zdrojům připojovat výlučně ve vypnutém stavu, jinak hrozí zničení nebo zkrácení životnosti LED diod. Vypínač musí být zařazen na primární straně zdroje. Pro regulaci svitu je nutno použít regulovatelné verze napájecích zdrojů.

destrukce_LED_500POZOR !!!  Správné napájení je pro správnou funkci a životnost LED klíčové. V žádném případě (až na výjimky) nepoužívejte k napájení LED toroidní transformátory a transformátory halogenových žárovek. K napájení LED nepoužívejte ani elektronické předřadníky pro halogenové žárovky nebo jiné světelné zdroje nebo průmyslové zdroje pro silové účely nebo napájecí zdroje vlastní výroby. Pro napájení LED použijte výlučně zdroje renomovaných výrobců a přímo deklarované jako určené pro napájení LED. Zdroje pro jiné oblasti použití, mají často vysoké zvlnění výstupního napětí (činitel R&N – Ripple & Noise), které může LED sestavu rychle zničit nebo výrazně zkrátit její životnost. Vysoký činitel R&N mají rovněž všechny low cost napájecí zdroje, protože filtrační obvody nutné k vyhlazení výstupního napětí něco stojí. Z těchto důvodů je použití ultralevných napájecích zdrojů pro napájení LED spíše sázkou do loterie. V naší nabídce naleznete několik řad napájecích zdrojů lišících se délkou záruky, stupněm krytí, úrovní certifikace a dalšími technickými parametry, všechny typy jsou ale vhodné a ověřené pro napájení LED světelných sestav.

Chlazení LED diod

Přestože jsou LED diody vysoce účinným a efektivním světelným zdrojem, při provozu se zahřívají a vzniklé teplo je nutno odvést chladicím systémem do okolního prostředí, ve většině případů okolního vzduchu. Příliš vysoká teplota LED diod vede k jejich rychlé degradaci a zásadnímu snížení jejich životnosti. Pro LED pásky dodáváme široký sortiment hliníkových profilů, které slouží jako chladič, korpus pro difuzor, upevňovací prvek pro LED pásek nebo LED světelnou výzbroj a v konečném důsledku vytvářejí i design svítidla. Vhodnost toho či onoho profilu pro daný pásek nebo LED světelný zdroj naleznete v aplikačních doporučeních pro naše profily.

profily_chlazeni_1000

Pro LED liniová svítidla z hliníkových profilů obecně platí, že teplota profilu by v provozních podmínkách v daném prostředí pro životnosti 50.000 provozních hodin neměla překročit 60°C. U složitějších zařízení (LED světelná výzbroj, napájecí zdroje aj.) ve většině případů výrobce označuje na povrchu zařízení měřící bod Tc (control, case) a udává teplotu, ke které vztahuje životnost zařízení za daných podmínek. I zde je většinou cca 60°C obvyklou hodnotou. U komponentů, které ve větší míře teplo samy neprodukují, výrobci uvádějí maximální provozní teplotu okolí. Pro sauny, parní lázně nebo jiné horké provozy je přímá aplikace LED diod nevhodná a svítidla pro tyto prostředí je třeba konstruovat speciálním způsobem.

Ochrana LED před vlivy prostředí

rgb_pasek_destrukce_500LED diody a elektronické komponenty obecně je třeba chránit před agresívními vlivy prostředí, mimo jiné i před přímými vlivy povětrnosti ve vnějším prostředí. Podobně agresívní v domácnostech je i prostředí koupelen, bazénové chemie a zemních nebo nízko nad zemí umístěných svítidel. Problematická z hlediska vlivu vody jsou i svítidla svítící nahoru. Ve všech těchto případech je třeba chránit LED diody a ostatní komponenty zalitím do silikonu nebo alespoň ošetřením ochranným lakem. U pásku IP64 povrchově zalitého již z výroby je třeba chránit ochranným lakem jeho boční hrany a místa připojení přívodů. Pro konstrukci zemních svítidel jsou v našem sortimentu určeny speciální typy profilů a LED pásek se v nich zalévá v celém objemu profilu silikonem.
Svítidla do chemicky agresívních prostředí vyžadují speciální konstrukci a jejich odolnost musí deklarovat výrobce. Vhodnost jejich použití v daném prostředí se pak posoudí na základě protokolu o stanovení vlivů prostředí v konkrétních provozních podmínkách.
Stupeň krytí IP udává odolnost zařízení před vniknutím mechanických částic a vlivu vody z hlediska bezpečnosti před úrazem elektrickým proudem a metodika testování je popsána v příslušné normě ČSN EN 60529. Stupeň krytí IP nenese žádnou informaci o odolnosti zařízení vůči chemickým vlivům prostředí a navíc dlouhodobým a v širokém rozsahu teplot !

zdroj_destrukce_500Vyvarujte se použití jednoduchých technických řešení ve venkovním prostředí !!!
Znečištěné ovzduší ve spojení s kondenzovanou vlhkostí je vysoce agresívní – dopravně exponovaná místa měst, Ostravsko, chemický průmysl Lovosice, Neratovice, bývalá těžba soli Prešov aj. Samotné LED diody jsou citlivé zejména na sloučeniny síry. Rovněž teplotní cykly v zimě, kdy na zařízení střídavě přes den svítí slunce a v noci namrzá sníh a led patří k těžkým zatěžkávacím zkouškám. Zemní svítidla, svítidla do prostorů koupelen a bazénů vyžadují použití speciálních profilů a zalití optických systémů silikonem nebo utěsněnou konstrukci. Pro osvětlování solných jeskyní, inhalačních komor, chemických a potravinářských  provozů, skladů umělých hnojiv, chemikálií nebo posypové soli, živočišnou výrobu aj. provozy je přímá aplikace LED diod nevhodná a LED svítidla pro tato prostředí je třeba konstruovat speciálním způsobem.

 

Stejnorodost barevné teploty a svítivosti LED diod a LED pásků

Z technologických důvodů nelze trvale vyrábět ani dodávat LED diody nebo LED pásky naprosto identických vlastností, zejména barevné teploty a svítivosti. Vlastnosti konkrétních LED diod jsou vedle označení jejich typu popsány ještě dalším parametrem tzv. Bin Code (zkráceně BIN).
Při výrobě LED svítidel je třeba dbát, aby všechny LED měly stejný barevný a svítivostní BIN. Při instalaci svítidel je třeba dbát, aby všechna měla stejný kód barevné teploty. Při instalaci LED pásků je třeba dbát na to, aby v jedné vizuální jednotce (linie, místnost aj.) byly použity pásky se stejným BINem.