Cancel
Member login

Kvalita svetla LED diódy

30mar

Written by Balaš Zlatko

Čo sú to LED diódy?

LED alebo „light emitting diode“ je polovodičová súčiastka emitujúca svetlo prechodom prúdu. Na rozdiel od iných svetelných zdrojov LED diódy na emitovanie svetla nepotrebujú vysoké prúdy, pri svietení neprodukujú takmer žiadne teplo (max 70st) a neobsahujú žiadne plyny  a pary nebezpečných kovov.

Aké svetlo LED diódy vyžarujú?

LED diódu je v originálnom prevedení možné vyrobiť iba v jednej vlnovej dĺžke čím sa považujú za zdroje s monochromatickým žiarením. V závislosti od vlnovej dĺžky ktorú vyžarujú vidíme určitú farbu svetla (najčastejšie však v červenej, zelenej alebo modrej farbe). Biela farba z LED diódy vznikne použitím luminoforu kedy sa sa väčšinou modré svetlo mení na biele. V závislosti od kvality použitého luminoforu sa absorbuje určité množstvo modrého svetla a emituje biele od čoho vo veľkej miere závisí i kvalita bieleho svetla LED diódy.

LED luminiscencia

V závislosti od kvality použitého luminoforu sa absorbuje určité množstvo modrého svetla a emituje biele od čoho vo veľkej miere závisí i kvalita bieleho svetla LED diódy. Materiál luminoforu musí byť starostlivo vyberaný tak, aby pohlcoval maximum modrého svetla emitovaného čipom a toto svetlo účinne prevádzal na svetlo s nižšou vlnovou dĺžkou, tak aby jeho spektrum bolo vhodné pre potrebné použitie.

Spektrálne zloženie žiarenia bielej LED diódy

Spektrálne zloženie žiarenia bielej LED diódy

Index podania farieb (Ra)

V závislosti od použitého luminoforu a účinnosti prevádzania modrého na biele svetlo rozširujeme spektrálne zloženie svetla vyžiareného LED čipom. O tom, aké kvalitné spektrum vyžiareného svetla sme získali v porovnaní s prirodzením denným svetlom nám hovorí index podania farieb (Ra). Index podania farieb nám teda vyjadruje percentuálne zastúpenie všetkých farieb v spektre daného svetelného zdroja. Najlepšie farebné podanie majú teplotné sv. zdroje a teda halogénové žiarovky a obyčajne žiarovky.

LED diódy v súčastnosti dosahujú index podania farieb až Rа=96 čím sa zaradujú hneď za žiarovky. Skutočnosť na Slovenskom trhu je ale taká, že sa index podania farieb LED zdrojov väčšinou pohybuje od Ra=50 po Ra=75. Aj keď norma doporučuje použitie svetelných zdrojov s indexom podania farieb Ra>60 na bežné použitie v domácnosti, tieto hodnoty nie sú vhodné na osvetlenie bytových priestorov. Nízky index podania farieb môže spôsobiť zle videnie, nemožnosť rozlišovať farby v priestore a farby potravín. nesprávny rozvoj očí u detí, psychickú nerovnováhu a únavu.

Porovnanie osvetlenia potravín pomocou LED diódy s Ra>70 a Ra>90

Porovnanie osvetlenia potravín pomocou LED diódy s Ra>70 a Ra>90

Porovnanie indexu podania farieb Ra rôznych svetelných zdrojov

Porovnanie indexu podania farieb Ra rôznych svetelných zdrojov

Náhradná teplota chromatickosti (Tc)

Od typu a kvality použitého luminoforu vo veľkej mieri závisí aj náhradná teplota chromatickosti bielej LED diódy. Chromatickosť svetla a kolorita povrchov sú rovnako dôležité na vytvorenie vhodného zrakového výkonu ako kvantitatívne parametre osvetlenia. Na vytvorenie farebného vnemu je potrebná nielen farebnosť daného predmetu, ale aj svetlo, ktorým predmet osvetľujeme musí danú farbu obsahovať. Modrý vzor na cibuľovom porceláne by sme vnímali ako čierny vo farbe sodíkovej výbojky, ktorej svetlo modrú farbu neobsahuje. Ani najkrajší červený sveter by sme nevnímali ako červený vo svetle, v ktorom by sa červená farba nevyskytovala.

Z toho dôvodu je náhradná teplota chromatickosti veľmi dôležitým parametrom ktorý je nutné brať do úvahy pri návrhu osvetlenia. Nesprávne použitie teploty chromatickosti alebo jéj zanedbanie pri návrhu môže mať obrovský vplyv na vnímanie priestoru ako aj na celkový pocit a duševnú pohodu osôb. Napríklad použitie studených farieb svetla pri osvetľovaní bytových priestorov môže mať za následky pocit vyčerpanosti, únavy, zvýšenú nervozitu a nepohodlie. [vslider name=“teplotachromatickosti1″]

Z hľadiska farby svetla LED diódy rozdeľujeme na studené biele (5300K a viac), biele (3300K až 5300K) a teplé biele (2700K až 3300K). V osvetlení bytových priestorov najvhodnejšie sú teplé biele farby kým v pracovných priestoroch sa odporúčajú  skôr chladnejšie farby svetla.

Presnosť uvádzaných chromatickosti pri LED produktoch na Slovenskom trhu je otázna. Vo väčšine prípadov sú uvádzané iba v podobe názvu „teplá biela“ alebo „warm white“ pri čom to môže byť hocikde v škále od 2700K až po 3300K. V takýchto prípadoch je najlepšie si overiť presnú teplotu chromatickosti alebo si nechať poradiť odborníkom v oblasti svetelnej technike.

Merný výkon  [lm/W]

Merný výkon svetelného zdroja je podiel vyžarovaného svetelného toku a príkonu svetelného zdroja. Inak povedané, toto číslo nám prezrádza aké množstvo svetla nám v skutočnosti vyžiari náš svetelný zdroj v závislostí od toho koľko energie spotrebuje.  Keď ide o LED diódy, toto číslo nám v skutočnosti hovorí o tom aký kvalitný luminofor  iné komponenty boli použité pri výrobe LED čipov. V prípade hotových LED produktoch ako sú LED žiarovky, LED pásy alebo LED trubice na účinnosť má výrazný vplyv aj kvalita zapojenia LED čipov a použitých polovodičových súčiastok a predradných prístrojov.

Merný výkon LED čipov v súčastnosti dosahuje hodnotu až 150lm/W. S týmto merným výkonom sa LED zaraďujú medzi jedny z najúčinnejších sv. zdrojov v dnešnej dobe. Samozrejmosťou je, že reálna účinnosť LED produktov je nižšia nakoľko do obvodu s LED čipom je nutné zapojiť aj ďalšie polovodičové prvky na ktorých dochádza najmä k tepelným stratám a tým pádom aj k poklesu účinnosti na úroveň maximálne 130lm/W.

Porovnanie účinností rôznych svetelných zdrojov

Porovnanie účinností rôznych svetelných zdrojov

V skutočnosti na Slovensku LED produkty majú účinnosť približne okolo 60-80lm/W. Aj keď výrobcovia z Číny uvádzajú účinnosť pri svojich produktoch až 100lm/W často krát je to len marketingový ťah. Skutočné namerané hodnoty svetelných tokov v naj zastúpenejších LED produktoch od rôznych dodávateľov na Slovenskom trhu boli overené na Fakulte Elektrotechniky a informatiky na katedre svetelnej techniky a ich hodnoty sa líšili v niektorých prípadoch aj o viac než 50%. Výsledky merania si môžete pozrieť TU.

Životnosť  [h]

Teoretická životnosť LED diódy je 100 000h. Táto sa udáva za laboratórnych podmienok avšak v skutočnosti ich životnosť je iba polovičná a teda 50 000h čo je ale stále nad úrovňou veľkej väčšine svetelných zdrojov. Tento údaj nám hovorí o tom, že keď budeme svietiť bežne 4-5h denne pri ich životnosti, nebude potreba vymeniť sv. zdroj po dobu takmer 25 až 35 rokov. Nehovoriac o tom že ich spotreba je minimálne o polovicu nižšia ako pri bežných sv. zdrojoch (v nektorých prípadoch aj o 6-7 násobok).

Porovnanie životností rôznych svetelných zdrojov

Porovnanie životností rôznych svetelných zdrojov

Životnosť LED čipov je výrazne ovplyvnená kvalitou výroby LED produktov. Na Slovenskom trhu je množstvo LED pásov a LED žiaroviek a trubíc u ktorých je životnosť maximálne 10 000h. Je to dané kvalitou výroby čínskych LED produktov kde sú používané LED čipy rôznych elektrických parametrov a zložení. V takýchto prípadoch dochádza k rôznym prúdovým odberom jednotlivých čipov pri čom sa tie slabšie v sérií ohrievajú na vysoké teploty a ničia. Pokrokovým riešením v týchto prípadoch bolo použitie prúdových obmedzovačov čo ale nezlepšilo kvalitu svetla ale iba predĺžilo životnosť LED čipov.



1 Comment
  1. mar 30, 2013

    Testoval som ledžiarovky s luxmetrom sú dosť rozdiely 5050 vs 5630 najviac sa mi lubia 5630 kurice

Leave a Comment

Free High Quality Images Download Free Stock Images Download Free Images Free Stock Photos & Images Beautiful Free Stock Photos (CC0) Free stock photos