LED technológia – užitočné informácie:

— LED ŽIAROVKY – HISTÓRIA

Keď v r.1907 objavil Henry Joseph Round existenciu elektroluminiscencie, rozhodne netušil, že jeho objav raz pošle do dôchodku vláknové žiarovky Edisona, ktorý bol v tej dobe na vrchole slávy. Elektroluminiscenčný jav je totiž vlastne“ to“, prečo LED dióda, alebo teda LED žiarovka svieti.

Prvé LED diódy Trvalo mnoho rokov, presne 55, teda až do roku 1962 ako sa na základe objavu pána Round podarilo vyrobiť prvú LED diódu, z týchto prvých LED diód by ste ale zmysluplné LED žiarovky dohromady určite nedali. Prvé LED diódy boli veľmi slabo svietivé bodové zdroje svetla, oproti ktorým bola poletujúce svetluška halogénovým reflektorom. Navyše až do roku 1971 emitovali LED diódy iba červenú farbu. V roku 1971 prišiel zásadný zlom, ktorý priniesol nové farby LED diód, čo umožnilo ďaleko širšie použitie týchto zdrojov svetla ako signalizátorov rôznych stavov zariadenia a pod Novými farbami bola zelená, oranžová a žltá farba. Avšak LED diódy boli stále veľmi nákladnými zdrojmi svetla oproti žiarovkovým“ kontrolkám“ a používali sa výhradne v drahých prístrojoch a zariadeniach. Nové farby a výkonnejšie diódy znamenali teda možnosť zahájiť výrobu LED žiaroviek, ale len ako náhradu za spomínané žiarovkové kontrolky v prístrojoch. V osemdesiatych rokoch nastal pravý rozmach LED diódových technológií, keď sa vyrábali LED diódy najrôznejších tvarov, rozmerov a farieb. Samozrejme sa už vyrábali aj LED displeje pre najrôznejšie prístroje, ktoré nahradili pôvodné Digitron a dokonca sa vyrábali napríklad aj digitálne hodinky s LED displejom. Tiež sa začali vyrábať prvé LED žiarovky s päticami klasických vláknových žiaroviek ako E27 a E14.

— SÚČASNOSŤ A BUDÚCNOSŤ PATRÍ LED ŽIAROVKÁM

Dnes, 130 rokov po vynáleze Edisonovej vláknovej žiarovky sledujeme veľmi rýchly nástup nových zdrojov osvetlenia – LED žiaroviek. Pravdepodobne nikto pred niekoľkými rokmi netušil, že LED žiarovky tak rýchlo a s takou razanciou začnú ovládať trh so svetelnými zdrojmi. Veď predchodca LED žiaroviek – úsporná žiarovka (žiarivka) sa presadzovala na trhu v podstate desiatky rokov a dodnes má tento typ úsporného svietidlá mnoho odporcov a ani nie je divu. Úsporná žiarovka (žiarivka) s predradníkom má svoje muchy, medzi ktoré patrí predovšetkým neprirodzená farba svetla, dlhá doba od rozsvietenie do plného svitu žiarovky, neľahká regulácia svitu a podobne. Bežné žiarovky sú dnes už naozaj prežité a nemajú oproti LED žiarovkám, okrem nízkej ceny žiadne výhody – sú veľmi neúsporné, produkujú mnoho odpadového tepla, majú malú životnosť, pri rozbití sú nebezpečné, môžete sa o ne spáliť atď atď . LED žiarovky ale nemajú žiadne nevýhody, oproti vláknovým, alebo úsporným (žiarivkovým) žiarovkám a na trhu je dnes možné si vybrať takú LED žiarovku, ktorá bude presne zodpovedať vašim požiadavkám.

— VÝHODY POUŽITIA LED

Produkujú viac svetla na watt energie ako žiarovky, čo je užitočné v zariadeniach napájaných batériami alebo v úsporných zariadeniach no a hlavne v cene za energiu. Môžu vyžiariť svetlo v požadovanej farbe bez použitia farebných filtrov. Ich puzdro môže byť navrhnuté na sústredenie svetla na určité miesto. Svetelné tepelné (žiarovky) a fluorescenčné (žiarivky) zdroje väčšinou potrebujú na sústredenie svetla vonkajšiu optickú sústavu. V zariadeniach, kde je nutná funkcia „stmievanie“ nemení svoju farbu pri znížení napájacieho prúdu, naopak žiarovky pri znížení napájanie vydávajú žltšie svetlo. Sú odolnejšie voči nárazom. Sú ideálne na použitie v zariadeniach, kde dochádza k častému vypínanie a zapínanie, klasické žiarovky môžu pri častom zapínaní a vypínaní zhorieť. Majú extrémne dlhú životnosť. Jeden z výrobcov v USA vypočítal odhadovanú dobu životnosti ich LED medzi 100 000 a 1 000 000 hodín. U žiariviek je obvyklý údaj 30 000 hodín, u klasických, vláknových žiaroviek 1000 – 2000 hodín, pričom u vysoko výkonných žiaroviek použitých vo svetelných efektoch je životnosť len 15 – 75 hodín!.

Hlavnou výhodou svetelných LED technológií oproti klasickým svetelným zdrojom je ich efektivita. LED-ky ušetria až do 90 % elektrickej energie. A kým klasické žiarovky premenia na svetlo iba 6 % elektrickej energie a zvyšok spotrebujú na produkciu tepla, LED svetelné zdroje produkujú približne 100 lúmenov na jeden watt a iba malú časť energie premieňajú na teplo. Okrem toho LED zdroje majú extrémne dlhú životnosť, od 25- do 50-tisíc hodín. V porovnaní s klasickými žiarovkami, ktoré majú životnosť od 1000 do 2000 hodín, môžu vydržať až 50-násobne dlhšie. Pri výhodách LED svietidiel vyniká aj spoľahlivosť a odolnosť proti nárazom či otrasom pri manipulácii, okamžité rozsvietenie, neobmedzený počet spínacích cyklov a možnosť plnohodnotného stlmovania. Navyše LED svietidlá dodávajú interiéru zaujímavý moderný dizajn a atmosféru.

— ČO JE SMD LED ŽIAROVKA?

SMD LED – písmená SMD skracujú anglické slová Surface Mount Device. Čo sa dá voľne preložiť ako súčiastky pre povrchovú montáž. Hlavnou výhodou týchto diód je ich svietivosť. Tá je až 6x vyššia než u klasických LED diód. Ďalej poskytujú až 2x širší uhol osvetlenia ako klasické diódy. U SMD LED diód je uhol osvetlenia 120 °. Klasické LED diódy majú uhol osvetlenia iba 60 °. Ďalšou výhodou týchto diód je ich veľkosť a nižšie náklady na výrobu.

— PREČO LED a SMD LED ŽIAROVKY?

Tým nejpádnějším dôvodom, prečo LED žiarovky zažívajú tak rýchly nástup, je predovšetkým ich účinnosť. Kým svetelný výkon vláknových žiaroviek je v priemere niekde okolo hodnoty 12Lm/Watt, potom súčasnej LED žiarovky dosahujú hodnôt bežne od 60 Lm / Watt až po 120Lm/Watt. Prečo LED a SMD LED žiarovky V závislosti od typu vláknovej žiarovky a LED žiarovky môže LED diódové žiarovka dosiahnuť až 10x vyššiu účinnosť, alebo ak chcete, tak až 10x menšiu spotrebu ako klasická žiarovka a to platí pre v súčasnosti bežne vyrábané typy LED žiaroviek.

V budúcnosti budú nové typy LED žiaroviek ešte podstatne účinnejšie. LED technológie zaznamenali v posledných rokoch obrovský rozvoj. Vývoj pokročil natoľko, že sa dajú použiť aj tam, kde to doteraz nebolo možné. Svoje miesto si našli tak v osvetlení interiérov, ako exteriérov. Využívajú sa v domácnostiach, kanceláriách, ale tiež na vonkajšie osvetlenie budov či verejných komunikácií. LED-ky poskytujú nielen efektívnejšiu alternatívu klasických svetelných zdrojov, ale sú aj viac ekologické, neobsahujú škodlivé látky, ktoré by zaťažovali životné prostredie alebo ohrozovali zdravie človeka.

— DRUHY LED DIÓD

V súčasnej dobe sú na trhu LED žiarovky s diódami týchto druhov:

Klasické vysokosvietivé LED pre použitie na osvetľovanie priestorov majú nevýhodu, že svietia príliš v úzkom uhle (60°). Nimi osadené LED žiarovky dosahujú dosť nízku svietivosť. Z týchto dvoch dôvodov sa prestávajú používať.

Výkonné LED (Power LED) o výkone 1W, 2W alebo 3W sú na tom podobne ako klasické svetlo emitujúce diódy – rozptyl svetla iba 60° a majú pri najčastejšej konfigurácii 3x1W LED svetelný tok iba okolo 220 lumenov. Preto sú postupne nahrádzané SMD technológiou.

• SMD 3528 LED sú jednodiodové čipy s rozptylom svetla 120° a dobrou účinnosťou. Príkon jedného čipu je 0.08W. SMD 3528 LED má priblížne takú svietivosť, ako dve vysokosvietivé klasické diódy. SMD 3528 v porovnaní s čipom SMD 5050 má rovnaké vlastnosti, iba že obsahuje iba jeden čip, nie tri. Výhodou oproti SMD 5050 je lepšie chladenie čipov okolitým vzduchom, nevýhodou potreba väčšieho priestoru.
• SMD 5050 LED je trojdiodový čip s povrchom o veľkosti 5 x 5 mm a príkonom 0.24W. Vysoká svietivosť pri malom rozmere LED čipu, rozptyl svetla 120° a vysoká účinnosť spôsobuje, že tento chip úplne vytlačil staršie klasické LED, oproti ktorým má až 6-násobne vyššiu svietivosť.
• SMD 5630 LED – čip s príkonom 0.5W. Tento nový model LED čipov má ešte vyššiu svietivosť ako SMD5050 a menší rozmer. Rozptyl svetla 120° a veľmi vysoká účinnosť.
• SMD 3014 LED je menší typ čipu SMD 5630 s príkonom 0.08W, rozptyl svetla 120°.
• SMD 2835 LED Zásadný rozdiel oproti predchádzajúcim druhom čipov je vo vertikálnej konštrukcii SMD 2835. V spodnej časti čipu je hliníková podložka, ktorá slúži ako chladič a dovoľuje lepšie chladenie diódy pri použití vyšších prúdov. To prináša rad zásadných výhod oproti predchádzajúcim používaným SMD čipom:
  1. zväčšuje sa tepelná odolnosť čipu a zlepšuje sa zásadným spôsobom jeho chladenie. Meraním bolo preukázané, že oproti čipom 3528 a 3014 sa tepelná odolnosť zvyšuje až 2-3x.
  2. zlepšené chladenie predlžuje životnosť čipu a je znížený pokles svietivosti v priebehu života zdroja
  3. účinnosť zdroja sa zásadným spôsobom zvyšuje. V porovnaní s čipom SMD 3528, ktorý dosahuje 70-80lm / W je možné dosiahnuť u čipu SMD 2835 100-110lm / W.
  4. pri rovnakej svietivosti je úspora príkonu 20% v porovnaní s čipmi 3528 a 3014.
  5. podstatne nižší pokles svietivosti žiarovky v priebehu jej životnosti v porovnaní s predchádzajúcimi druhmi čipov
  6. vynikajúci súčiniteľ podanie farieb Ra vyššiu ako 80
  7. zvýšenie strednej doby života o 10 tisíc hodín!!
  8. zvýšenie počtu zopnutie a vypnutie z 15 tisíc na 20 tisíc
  9. v porovnaní s čipom 3014 väčšia plocha čipu zaisťuje lepšiu svietivosť. Svieti celá plocha čipu a nie je vidieť bodový zdroj diódy
  10. čip je výrazne tenši – výrazne vyššia efektívnosť
• COB LED vznikla spojením viacerých SMD LED čipov do jedného veľkého čipu. Umožňuje vyššiu svietivosť z rovnakej plochy, ako skupina jednotlivých SMD chipov. Nevýhodou COB LED je vyššia prevádzková teplota a teda i nutnosť lepšieho chladenia, ale i vyššia cena. Nachádzajú sa napríklad v LED reflektoroch.

— SVETELNÝ TOK

Dôležitým parametrom pre výber vhodnej žiarovky je jej svetelný tok udávaný v lumenoch (lm) a práve množstvo lumenov si vlastne u žiaroviek kupujete. Ide o parameter, ktorý nájdete v popise LED žiarovky. Svetelný tok vyjadruje svetelnú energiu, ktorú žiarovka vyžiari za jednu sekundu. Keďže sa jedná o fotometrickou veličinu, tak táto energia je posudzovaná z hľadiska citlivosti normálneho oka na rôzne farebné teploty svetla, z čoho vyplývajú aj rôzne hodnoty svetelného toku pri rovnakých LED žiaroviek, ktoré sa líšia práve farebnou teplotou. U bielych denných si tak môžete všimnúť spravidla mierne nižší svetelný tok než u rovnakej žiarovky s farbou studená biela. Svetelný tok majú samozrejme všetky typy svetelných zdrojov a ich typické hodnoty nájdete v nasledujúcej tabuľke.

— KVALITA LED ČIPOV

Svetelný tok LED čipov je úmerný čistote použitých materiálov. Napríklad pre LED čip SMD5050 je maximálny dosiahnuteľný svetelný tok 24 lumenov/kus. V bežných LED žiarovkách sa však používajú menej kvalitné čipy, najčastejšie 18lm/čip, alebo ešte slabšie. Tento údaj je svetelný tok pri maximálnom prúde LED čipom, ktorý však nemôže byť použitý trvalo, inak by sa veľmi skrátila životnosť LED žiarovky. Prúd LED čipmi môže byť maximálne 70%, aj to iba v prípade kvalitného chladenia, inak sa prúd znižuje ešte viac. Tým sa znižuje aj výkon LED žiarovky na 60 až 70%
Teda LED žiarovka s 27ks SMD5050 čipov o svietivosti 18lm/čip nebude mať svietivosť 486 lumenov (27×18), ale maximálne 400lm. I to ešte môže byť nižšia, ake tie čipy boli v tolerancii 17-18lm/čip a výrobca uviedol svetelný tok hornej hranice.
LED žiarovky, ktoré by mali LED čipy so svetelným tokom 24lm/čip, sú veľmi drahé, a cena takejto LED žiarovky by musela byť minimálne dvojnásobná.

Kým ešte donedávna predstavovali LED technológie „hudbu budúcnosti“, dnes ich môžeme právom považovať za viac ako plnohodnotnú náhradu tradičných svetelných zdrojov. LED technológie zaznamenali v posledných rokoch obrovský rozvoj. Vývoj pokročil natoľko, že sa dajú použiť aj tam, kde to doteraz nebolo možné. Svoje miesto si našli tak v osvetlení interiérov, ako exteriérov. Využívajú sa v domácnostiach, kanceláriách, ale tiež na vonkajšie osvetlenie budov či verejných komunikácií. LED-ky poskytujú nielen efektívnejšiu alternatívu klasických svetelných zdrojov, ale sú aj viac ekologické, neobsahujú škodlivé látky, ktoré by zaťažovali životné prostredie alebo ohrozovali zdravie človeka.