LED osvětlení: výhody a nevýhody

LED osvětlovací zařízení mají vlastnosti, které je předurčují k použití ve vnitřním i venkovním osvětlení.

Návrhové prvky

• Produkce světla LED je doprovázena uvolňováním tepla, které musí být odváděno z oblasti elektronického přechodu. Ve světelných zdrojích předcházejících LED (žárovka, halogen, zářivka, rtuť, sodík, halogenid kovu) doprovází teplo také proces viditelného záření, které se šíří společně s ním. Právě tato okolnost vyžaduje zachování minimální vzdálenosti mezi lampami a osvětlovacími předměty, což eliminuje negativní účinky tepla. V LED lampách a reflektorech je teplo odváděno tělem produktu. Aby toho bylo dosaženo, je jeho povrch zvětšen díky žebrovaným radiátorovým prvkům.
• Světelné diody vyžadují ke své činnosti zdroj konstantního proudu. Tento úkol plní napájecí zdroj, který převádí síťové napětí. Říká se mu také řidič. Ovladač může být zabudován do svítidla nebo umístěn ve vzdálené jednotce.
• Směrové světlo vyzařované LED je distribuováno v určitém úhlu pod vlivem čoček sekundární optiky, které mohou být jednotlivé nebo skupinové.
• S ohledem na formát světelného zdroje jsou mezi LED svítidly běžné výrobky s pravoúhlým plochým tvarem. Výkon lze zvýšit nejen výkonem jednotlivých LED, ale také kombinací identických modulů připojených ke společnému zdroji energie. Existují výrobky s bodovým a lineárním zdrojem světla.

1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8

Spočítejte si náklady na osvětlení

Výhody a nevýhody LED průmyslového osvětlení

Mezi výhody LED žárovek patří:

• Vysoká světelná účinnost, která umožňuje snížit spotřebu energie a zajišťuje soulad s regulovaným osvětlením.
• Mírné roční snížení účinnosti světelného toku zajišťující dlouhou životnost bez výměny světelného zdroje.
• Rovnoměrnost produkce světla, eliminující možnost stroboskopického efektu.
• Okamžité vznícení, náchylné k opětovnému vznícení, které nevede ke snížení životnosti.
• Udržuje výkon při nízkých a vysokých teplotách.
• Mechanická pevnost světelného zdroje.
• Možnost výběru barevného odstínu světla.
• Zajištění přirozeného vnímání barev.

Na tomto pozadí zůstávají významné následující nevýhody:

• vysoká počáteční investice;
• kompetentní výběr zdrojů energie;
• přiměřenost hodnocení nákladů a výkonu.

Informace o nesrovnalostech mezi deklarovanými a skutečnými kvalitami nejsou vyloučeny při nákupu necertifikovaných produktů, které neprošly řádným testováním.

Oblasti použití průmyslových LED modelů

Produkty obsahující LED světelný zdroj jsou instalovány nejen v průmyslových objektech. Uspokojují zájmy:

• sektor dopravy: ulice, přestupní oblasti, mosty, čerpací stanice, garáže;
• sportovní zařízení: stadiony, kluziště, herny;
• obchod – pro osvětlení hyper- a supermarketů.

Široká škála aplikací je zajištěna nejen výkonem, ale také designem produktu.

Při všech výhodách LED osvětlení je třeba přiznat, že jeho realizace neprobíhá příliš rychle. Je to způsobeno mnoha faktory, včetně vysokých nákladů na LED osvětlení, nedostatku informací a konzervatismu, který spotřebitelé přirozeně mají. Existuje však jeden typ LED osvětlení, které spotřebitelé okamžitě přijali s třeskem – LED pásky. Zpočátku byl tento typ osvětlovacích produktů používán pro dekoraci. Nyní se však LED pásky stále častěji používají k vytvoření obecného osvětlení. Kromě toho se vyrábějí svítidla na bázi LED pásků. Navíc se nyní nejedná pouze o ultra levné produkty, ale také o prvotřídní lampy a výtvory slavných designérů. Výhody a nevýhody použití LED pásků pro obecné osvětlení budou diskutovány v článku.

LED pásek je flexibilní LED modul, který lze rozřezat na kusy délky, které jsou násobkem určité rozteče. Pro realizaci možnosti řezání pásky využívá sériově paralelní zapojení LED. LED pásky mají zpravidla napájecí napětí 12 nebo 24 V. Obsahují tedy řadu proud omezujících rezistorů a také 3 nebo 6 paralelně zapojených LED.

Hlavní výhodou LED pásků je jejich snadné použití. Stuhu můžete zkrátit na požadovanou délku. Při instalaci pásky se jednoduše nalepí jako páska na povrch. Připojení k pásce se nyní obvykle provádí pomocí speciálních konektorů.

Schéma LED pásku s napájením 12 V

LED pásky si díky svým vlastnostem okamžitě získaly lásku interiérových designérů. Z marketingového hlediska přitom nastala ojedinělá situace. Na trhu LED pásků, až na vzácné výjimky, neexistují žádné známé značky s velkými reklamními rozpočty, které by mohly propagovat samotný koncept, na kterém je takové zařízení založeno.

LED pásky se však bez nějaké vážnější marketingové podpory začaly objevovat v interiérových časopisech a televizních pořadech na toto téma. Výsledkem je, že o LED páscích a jejich pozoruhodných vlastnostech dnes vědí i lidé daleko od osvětlovací techniky. Použití LED pásků je jedním z nejdiskutovanějších témat jak na internetových fórech pro interiéry, tak i specializované osvětlení.

Parametry

LED pásky jsou spotřebiteli dodávány ve svitcích, nejběžnější délka je 5 m. Technické údaje zpravidla udávají příkon celého úseku pásu. Pro správné porovnání LED pásků byste měli použít parametr, jako je měrná spotřeba energie.

Pro výpočet tohoto parametru se spotřeba energie kusu pásky vydělí jeho délkou. Světelný tok pro pásku je indikován velmi zřídka, a to není jen záležitost marketingových triků. Jak se dále dozvíme, hodnotu světelného toku pro LED pásek lze určit pouze přibližně.

Běžně používané typy LED pásků mají světelnou účinnost v rozmezí 60–80 lm/W.

Na základě těchto údajů lze na základě měrného příkonu odhadnout, v jakých mezích bude ležet světelný tok daného úseku pásky.

Podle oblasti použití lze LED pásky rozdělit do tří kategorií:

• Dekorativní. Používají se ke zdůraznění určitých detailů interiéru a vytvoření vizuálních akcentů. Jejich měrný příkon je nižší než 7 W/m.
• Pro místní osvětlení. Slouží k osvětlení jednotlivých polic, výklenků apod. místa Měrný příkon se pohybuje v rozmezí 7–11 W/m.
• Pro všeobecné osvětlení. Světelný tok takových pásků je dostatečný pro použití pro běžné vnitřní osvětlení. Měrný příkon přesahuje 11 W/m. Konstrukčním znakem takových pásů je, že LED diody v nich jsou obvykle uspořádány ve 2–3 řadách.

Provádění odvodu tepla

Místní osvětlovací pásy lze aplikovat na cokoli, pokud je kolem LED diod přirozená cirkulace vzduchu. Pokud nedochází k přirozené cirkulaci vzduchu, budete muset pásku nalepit na speciální hliníkový profil, aby byl zajištěn odvod tepla. LED pásky pro celkové osvětlení je nutné nalepit na hliníkový profil. Alternativou může být třeba samolepka na kovové nosné prvky zavěšeného podhledu.

Ignorování požadavku na instalaci výkonných LED pásků na kovový profil je velmi častou chybou. V důsledku přehřátí může během prvního roku provozu klesnout světelný tok na polovinu.

Výhody pro rozpočtová řešení

Sériově paralelní zapojení LED použitého v LED pásku je jeho důležitou výhodou zajišťující vysokou spolehlivost. Pokud dojde k poruše jedné LED spolu s přerušeným obvodem, přestanou fungovat pouze 2 nebo 5 LED (v závislosti na napájecím napětí) zapojených do série. Pro srovnání nejlevnější LED svítidla využívají sériové zapojení LED řetězů složených z desítek prvků. Zenerovy diody, zapojené paralelně s LED, aby se zabránilo přerušení obvodu, se v takových svítidlech nepoužívají. V důsledku toho, pokud jedna LED selže, může zhasnout celá lampa.

Drtivá většina typů LED pásků se do sítě připojuje nikoli přímo, ale prostřednictvím napájecího zdroje. Vzhledem k tomu, že napájecí zdroj je externí, neexistují žádná omezení ohledně jeho velikosti. Zdroje s výstupním napětím 12 nebo 24 V se vyrábějí ve velkém a jsou levné. Není proto problém pořídit si kvalitní zdroj pro osvětlovací soustavu s nízkým výstupním zvlněním a odolností proti napěťovým rázům. Ale právě vysoká míra zvlnění a špatná odolnost vůči změnám napájecího napětí jsou hlavními nevýhodami levných LED svítidel.

Ale lampy založené na LED páscích mají také své nevýhody.

LED pásky jsou obvykle napájeny zdrojem napětí. Proud protékající LED diodami v LED pásku je nastaven odporem zapojeným do série s řetězem světelných zdrojů. Současně pro nastavení optimálního provozního režimu LED je nutné stabilizovat proud na určité úrovni.

Snadné použití LED pásků a některé objektivní výhody vedly k tomu, že je používají jako zdroj světla výrobci ultralevných žárovek. Kromě toho můžete najít velmi drahé lampy od slavných designérů v jednom exempláři nebo v malých sériích, které také používají LED pásky. Lampa v tomto případě není užitkové zařízení, ale prostředek k výzdobě interiéru a není tak důležité, jaký světelný tok produkuje a jakou má energetickou účinnost. Použití LED pásku umožňuje designérovi vytvořit originální lampy samostatně nebo za asistence 1-2 pomocníků.

Nevýhody LED pásků

Hlavní nevýhodou většiny LED pásků je schéma nastavení provozního režimu LED. Jak víte, je určeno silou proudu procházejícího LED. Síla proudu v LED pásku je nastavena odporem omezujícím proud.

Dochází v něm k výrazné ztrátě energie. Například při napájecím napětí 12 V je úbytek napětí na řetězci LED zapojených v sérii asi 10 V. Z tohoto důvodu je asi 17 % spotřeby energie promarněno v rezistoru omezujícím proud.

Abychom byli spravedliví, je třeba poznamenat, že podobný problém existuje u nízkonapěťových LED lamp. Používají však speciální elektronické obvody ke stabilizaci proudu protékajícího LED diodami na optimální úrovni, což nakonec vede k vysokému celkovému světelnému výkonu. V pásech závisí síla proudu na poklesu napětí v pn přechodech LED. Tato hodnota závisí na teplotě, aktuálním napájecím napětí a změně procesu. Světelný tok pro pásky lze tedy určit pouze přibližně.

Další nevýhodou jsou omezené schopnosti odvodu tepla. Lepidlo, které připevňuje pásku k povrchu, nemá vysokou tepelnou vodivost, navíc neexistuje způsob, jak pásku pevně přitlačit ke kovovému profilu, protože by to vyžadovalo mechanické působení přímo na LED, což je krajně nežádoucí.

Vážným problémem u LED pásků jsou také ztráty v tenkých ohebných vodičích. Pravda, částečně se to řeší přechodem z 12voltových na 24voltové pásky.

Z toho můžeme vyvodit závěr, že úsporná lampa založená na LED páscích má výrazně nižší energetickou účinnost než lampy založené na jednotlivých LED nebo LED modulech.

Na rozdíl od LED pásků tenké LED moduly často používají proudové stabilizátory namísto proud omezujících odporů k nastavení provozního režimu, což poskytuje lepší technické vlastnosti

Alternativa k LED páskům

Vzhledem k tomu, že výkonný LED pásek by měl být stále používán pouze v kovovém profilu, není snazší místo toho použít hotové tenké LED moduly zapojené end-to-end?

Mají již kovovou základnu, se kterou mají LEDky dobrý tepelný kontakt. Připojovací vodiče jsou tlustší než v pásce, ztráty v nich jsou minimální. Bohužel se takové řešení u nás používá jen zřídka. Autorovy zkušenosti s komunikací s designéry ukazují, že si často jednoduše neuvědomují dostupnost takových modulů.

Náklady na tenké LED moduly z hlediska lineární délky jsou na první pohled vyšší než náklady na LED pásek. Pokud však vezmete moduly a pásku se stejnými technickými vlastnostmi, přidáte k ceně pásky náklady na vysoce kvalitní hliníkový profil a pracovní dobu pro instalaci pásky do profilu, ukáže se, že obě řešení stojí přibližně stejně . Ale v konečném důsledku je použití tenkých LED modulů výhodnější, protože mají vyšší energetickou účinnost a delší skutečnou životnost.

Jsou stuhy budoucností?

To vše ale neznamená, že LED pásky nemají perspektivu v obecném osvětlení. Použití vylepšených pásek umožňuje dosáhnout vysokých technických vlastností a zároveň plně automatizovat výrobní proces lamp.

LED pásek Osram Preva LED Linear-Flex

Německá společnost Osram na výstavě Light+Building 2014 ve Frankfurtu nad Mohanem předvedla LED pásek Preva LED Linear-Flex, určený pro montáž svítidel na robotických linkách. Světelný výkon této pásky je 173 lm/W. Preva LED Linear-Flex je přibližně 10krát širší než konvenční páska. Díky tomu páska sama o sobě zajišťuje potřebný odvod tepla i při instalaci na povrch s nízkou tepelnou vodivostí. A co je nejdůležitější, páska je navržena pro práci s napájecím zdrojem, který má stabilizovaný výstupní proud, nikoli napětí. To umožňuje přesně nastavit optimální provozní režim LED a snižuje ztráty v proud omezujících rezistorech (bez nich se v současné době v LED pásku zcela neobejdete). Díky tomu má svítidlo na bázi nového typu LED pásku vysoké parametry za nízkou cenu.

Alexej Vasiljev
СČlánek byl publikován v časopise „Electrotechnical Market“, č. 5-6

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki