LED svietidlá - nové trendy v svetelných zdrojoch

Home / Články / LED svietidlá - nové trendy v svetelných zdrojoch

Vývoj nových technológií v svetelných zdrojoch prináša taktiež nové možnosti v konštrukcii svietidiel, a tým i v ich uplatnení v osvetľovaní.Najbúrlivejší vývoj v poslednom období prebieha v oblasti vývoja a zdokonaľovania svetelných zdrojov nazývaných obecne LED - Light Emitting Diode (svetlo vyžarujúca dióda). Princíp LED je síce známy už niekoľko desiatok rokov, rovnako tak jeho masové používanie najmä v elektrických spotrebičoch. Príkon týchto klasických LED bol síce minimálny, rádovo 0,001 W, ale svetelný výkon (svetelný tok) bol tak malý, že mohli byť použité iba pre signalizáciu.

V princípe je LED jediným zdrojom svetla, u ktorého dochádza k priamemu vyžarovaniu elektromagnetickej energie (nekoherentné svetelné žiarenie) prechodom elektrického prúdu. Spektrum vyžarovaného svetla je priamo závislé na chemickom zložení P-N prechodu diódy. Existujú LED napríklad vyžarujúce v UV pásme, IR pásme (používané napr. v diaľkových ovládačoch domácich spotrebičov) alebo vyžarujúce v určitej, monochromatickej farbe. Typické „biele” svetlo však LED nie je schopná produkovať priamo. Pre emisiu bieleho svetla sa používa buď kombinácia čipov vyžarujúca rôzne farby, ktorých zmiešaním je dosiahnuté biele svetlo alebo sú LED vybavené luminoforom schopným transformovať emitované žiarenie na biele, viditeľné svetlo. Princíp vzniku svetla v LED „neopotrebováva” konštrukciu zdroja svetla, ako je tomu napr. u žiarovky, kde je životnosť vlákna, v prevádzke žhavenia na vysoké teploty, veľmi obmedzená. LED diódy tak bez problémov dosahujú životnosť i v rádoch desiatok tisíc hodín. Pre predstavu, ak by sme nechali LED svietiť trvalo, tak pri životnosti 100 000 hodín to predstavuje viac než jedenásť rokov prevádzky. Za tú dobu by sme museli vymeniť klasickú žiarovku minimálne 40 krát.

Práve vývoj nových technológií pri výrobe LED prináša zásadný zvrat - LED sa stáva vďaka schopnosti produkovať viac svetla stále používanejšie i pre bežné osvetľovanie. Praktické využitie nachádzajú v súčasnej dobe jednotlivé LED s príkonmi 1W až 3W. Vo výnimočných prípadoch až o príkone 5W. Problémom výkonných LED je však zabezpečenie riadnej funkcie chladenia, pretože u týchto výkonov vzniká už značné zostatkové teplo, ktoré môže významne skrátiť životnosť LED. V extrémnom prípade ju i deštruovať. Preto je veľmi dôležité overiť si u predajcu, či je konštrukcia svietidla s výkonovou LED navrhnutá tak, aby tuto požiadavku spĺňala. V opačnom prípade platíte vyššiu cenu za moderný zdroj LED s dlhou životnosťou, avšak v skutočnosti budete sklamaní jeho krátkym životom.

Svietidlá s LED o príkonoch 1W - 3W nachádzajú praktické uplatnenie v interiéroch pre orientačné osvetlenie komunikácií (chodby, schodište…) alebo miestne osvetlenie (vitríny, skrine…). Oveľa väčšie uplatnenie ale nachádzajú v osvetlení exteriéru. Sú vhodné najmä pre záhradné osvetlenie, akcentové osvetlenie, i pre osvetlenie komunikácií. Rovnako tak sa rozširuje ponuka svietidiel pre osvetlenie menších objektov (rodinné domy…), kde hlavne pri požiadavke na celonočné osvetlenie vyniknú vlastnosti LED.

Pre dosiahnutie svetelného výkonu zrovnateľného s bežne používanými zdrojmi, ako je napríklad halogénová žiarovka o príkone 50W, združujú niektorí výrobcovia jednotlivé čipy LED do kompaktných celkov s príkonom 15 až 20 W. Takto koncipovaný „svetelný modul” je už možno použiť pre celkové osvetlenie v interiéri.

LED majú celú radu výhod v porovnaní s bežne používanými svetelnými zdrojmi, ako sú žiarovky, žiarivky a výbojky.

Výhody LED:

dlhá životnosť

Je daná princípom vzniku žiarenia. V prípade dodržania požadovaných prevádzkových parametrov (najmä chladenie čipov) je u výkonových (1W - 3W) LED dosahovaná životnosť 20 000 - 50 000 hodín, u LED s menšími výkonmi až 100 000 hodín.

nízka spotreba

Vysoko efektívna premena elektrickej energie na svetelné žiarenie znižuje spotrebu elektrickej energie.

nízka prevádzková teplota

I u výkonových LED neprekročí prevádzková teplota hodnotu cca 70 °C, takže sa vyhneme kope problémov pri inštalácii svietidla.

okamžitý štart

Po zapnutí štartujú LED okamžite a sú schopné ponúknuť hneď plný výkon.

možnosť regulácie

U LED je možno jednoduchým spôsobom regulovať ich výkon. V praxi táto vlastnosť nachádza uplatnenie hlavne pre zmenu farieb. Pri použití tzv. RGB (červená / zelená / modrá) riadenia sú tieto tri základné farby miešané v rôznom pomere a výsledkom je dosiahnutie celej farebnej škály.

malé rozmery

Malé až miniatúrne rozmery LED ponúkajú lákavé možnosti konštruktérom svietidiel v minimalizácii ich designu. V niektorých prípadoch je konštrukcia svietidla úplne potlačená a svietidlo sa stáva súčasťou konštrukcie povrchu steny, podlahy, stropu…

vysoká odolnosť voči vonkajším vplyvom

Svetelný zdroj LED býva obvykle zapuzdrený v obalu, ktorý odoláva bez problémov vonkajším vplyvom (voda, chemické látky). Konštrukcia LED navyše dobre odoláva otrasom.

bezpečná prevádzka

LED sú napájané zo zdrojov s nízkym (rádovo jednotky voltov) napätím, a preto sú z hľadiska bezpečnosti pred úrazom elektrickým prúdom bezpečné.

ekológia

Materiály používané pre výrobu LED sú ľahko recyklovateľné a neobsahujú jedovaté alebo inak nebezpečné látky.

Nevýhody LED:

napájací zdroj

LED nie je možné napojiť priamo na sieťové napätie. Je možné prevádzkovať iba cez transformátory. Výkonové LED, ktoré sú napojené „prúdovo” (zapojenie do série), vyžadujú špeciálne prúdové napájače so stabilizáciou napájacieho prúdu. Určitou výhodou v porovnaní napr. s elektronickými transformátormi pre halogénové žiarovky je, že prúdový zdroj nemusí byť inštalovaný v bezprostrednej blízkosti LED, ale môže byť umiestnený napr. až vo vzdiálenosti 50m.

cena

V porovnaní s inými, dnes bežne používanými svetlenými zdrojmi ako sú napr. žiarovky a žiarivky, je obstarávacia cena vyššia. Je to dané zatiaľ malým uplatnením v praxi. Je tu predpoklad, že pri zvyšovaní výroby bude ich cena klesať. Určitou kompenzáciou sú nízke prevádzkové náklady.

svetelný výkon

I cez úspechy vo vývoji je uplatnenie LED v osvetľovaní zatiaľ ešte stále obmedzené malým svetelným tokom. Svetelný tok porovnateľný so žiarivkou alebo výbojkou zatiaľ nie je k dispozícii a pre osvetlenie, kde je požadovaný veľký výkon, ich preto nie je možné použiť.

Z prevládajúcich výhod je zrejmá svetlá budúcnosť svietidiel s LED technológiou. Svietidlá malých rozmerov, s minimálnou spotrebou a dlhou životnosťou zdrojov sú ako stvorené pre úsporné dlhodobé svietenie. O možnostiach nastávajúcich vnútorných a vonkajších LED svietidiel si povieme viacej v jednom z ďalších článkov.