LED osvětlovací zařízení, která se objevila relativně nedávno, si již získala velkou oblibu, ale spory o jejich účinnost si nemyslí, že utichnou. Někteří zdůrazňují výjimečně vysoký světelný výkon a jako argumenty uvádějí všemožné tabulky světelných toků LED žárovek, jiní zdůrazňují vysokou cenu a zapomínají na životnost těchto zařízení. Co jsou tedy LED žárovky, jaké mají vlastnosti a má smysl měnit staré dobré žárovky na LED? Pokusme se společně porozumět této problematice, abychom toto nekonečné téma konečně uzavřeli.
LED lampa zařízení
Nejprve si ujasněme, co je to LED žárovka a jak svítí. V roce 1907 si Brit Henry Round všiml, že polovodičová dioda pod vlivem elektrického proudu za určitých podmínek začne vydávat viditelné světlo. A přestože trvalo více než 60 let, než se tento efekt začal aplikovat v praxi, začalo se. Technologie výroby supersvítivých diod je dnes již zaběhlá a světelný tok polovodičů je tak vysoký, že diody jsou docela schopné nahradit klasické žárovky.
Moderní supersvítivá dioda
Výkon světelného toku jednoho polovodiče samozřejmě nestačí k osvětlení řekněme místnosti, ale tento problém lze snadno obejít sestavením „žárovky“ z několika LED. Konstruktéři šli dokonce ještě dál – nedodali každému polovodiči vlastní pouzdro, ale umístili několik krystalů na jeden substrát najednou. Takové sestavy se staly známými jako matrice:
Matice ze sta nezabalených diod
Jak jste si jistě všimli, při pohledu na fotografii výše mají jednotlivé diody i matice jednu vlastnost – jejich světelný tok směřuje jedním směrem. To je velmi výhodné pro montáž směrových svítidel, jako jsou bodová světla, ale není vhodné pro svítidla rozptýlená. Proč potřebujete žárovku reflektoru, řekněme, v lustru? Jak konstruktéři tento problém obešli, myslím, že jste již uhodli: jednoduše umístili polovodiče pod různými úhly a směrovali světelné toky každého zařízení určitým směrem.
Světelný tok těchto LED svítidel je směrován téměř všemi směry.
Navzdory skutečnosti, že světelné diody mají velmi vysokou účinnost, část energie se stále spotřebuje na teplo. Pokud je výkon iluminátoru nízký, není se čeho obávat. K osvětlení stejné místnosti ale světelný tok žárovky o výkonu wattů zjevně nestačí. Proto téměř všechny LED osvětlovače obsahují radiátor – kovovou žebrovanou desku, která odebírá teplo z krystalů a uvolňuje je do vzduchu. U některých provedení je chladič uvnitř skříně, u jiných je vidět zvenku. Totéž platí pro jakákoli jiná osvětlovací zařízení, která pracují na polovodičích – mají také ve svém složení zářič.
Radiátor v diodových žárovkách (vlevo) a polovodičový reflektor
Důležité! Radiátor je životně důležitým uzlem pro jakýkoli diodový osvětlovač. Pokud jej nebudete pravidelně otírat, zařízení se začne přehřívat (prach je špatný vodič tepla) a dlouho nevydrží.
A posledním důležitým dotykem je jídlo. Diody jsou napájeny stálým a relativně nízkým napětím, takže jejich přímé připojení do běžné zásuvky nebude fungovat. Před přivedením napětí na krystal je nutné jej snížit a usměrnit (ustálit). Tento úkol provádí speciální jednotka – regulátor výkonu nebo ovladač. Ovladač je obvykle již zabudován do osvětlovače nebo žárovky, takže mnozí ani netuší existenci této poměrně složité elektronické sestavy.
Ovladače pro napájení diodové žárovky (vlevo) a LED reflektoru
Kromě výše uvedených funkcí ovladač sleduje proud přes diody a chrání je před náhodným přepětím a kolísáním napětí.
Klíčové vlastnosti LED světelných zdrojů
Je čas přejít k vlastnostem LED zařízení. Hlavní jsou stejné jako u jiných svítidel:
- Spotřeba energie.
- Úhel rozptylu.
- Generovaný světelný tok.
- Barevná teplota.
- Faktor zvlnění.
Spotřeba energie
Tento údaj, který je nutně uveden v průvodní dokumentaci pro jakékoli elektrické spotřebiče, charakterizuje ani tak úroveň světelného toku (i když samozřejmě existuje spojení), ale spotřebu energie – elektrickou energii, kterou toto zařízení spotřebovává. Měří se ve wattech (W nebo W). Například zařízení s výkonem 10 W spálí 10 watthodin za hodinu a za sto hodin – 10 * 100 = 1 000 W / h nebo 1 kW / h. Vše je extrémně jednoduché: čím méně zařízení spotřebuje, tím méně zaplatíte za elektřinu.
Úhel rozptylu
Tento indikátor charakterizuje velikost sektoru pokrytého deklarovaným světelným tokem. U běžného žárovkového zařízení je sektor téměř kruhový, u jednoho polovodiče vyzařujícího světlo, jak si vzpomínáte, nemůže být větší než 180 stupňů (obvykle asi 120). Mění úhel rozptylu světelného toku nejen díky konstrukci samotných žárovek, ale také pomocí reflektorů (reflektorů) a zaostřovacích čoček zabudovaných do osvětlovacího zařízení. U moderních iluminátorů může být úhel rozptylu světelného toku jakýkoliv – od několika stupňů u dálkových reflektorů až po téměř kompletní kouli. Pro ty, kteří rádi navrhují, může být velmi zajímavá možnost osvětlení s LED páskem. Je poměrně flexibilní a umožňuje vám získat nejrozmanitější a někdy velmi bizarní úhly rozptylu světla, v závislosti pouze na fantazii designéra.
Změna úhlu rozptylu v závislosti na konstrukci žárovky
Pamatovat si! Protože se světlo nejčastěji šíří v kuželu, úhel rozptylu svítidel se běžně nazývá prostorový úhel, který se měří ve steradiánech.
Vytvořený světelný tok
Světelný tok je velmi důležitá vlastnost. Aniž bychom zacházeli do vědeckých termínů, můžeme říci, že světelný tok je množství emitované světelné energie za jednotku času. Jinými slovy, čím vyšší je světelný tok lampy, tím jasněji svítí. Světelný tok se měří v lumenech. Je tu ale jeden trik, který je třeba vzít v úvahu při výběru lampy. Faktem je, že světelný tok je veškerá světelná energie vyzařovaná zdrojem.
Například u klasické žárovky je světelný tok směrován všemi směry kromě patice, u LED pouze jedním směrem. Pokud tedy hodnotíte světelný tok těchto dvou zařízení „od oka“, snadno se zmýlíte. Žárovka, která vydává stejný počet lumenů jako LED, bude vizuálně vypadat mnohem slabší. Důvod je jasný: v prvním případě bude světlo, které „prolétlo“ kolem našich očí, mnohem větší. Jakmile se ale žárovka nainstaluje před zrcadlo, rozdíl v jasu nebude tak patrný.
Totéž se stane, pokud místo svítivé diody vezmete druhou žárovku a umístíte ji do reflektoru. Systém ostření reflektoru nasměruje „zadní“ světlo žárovky do našich očí a bude se zdát jasnější.
Světelný tok – veškeré světlo vyzařované svítidlem bez ohledu na směr
Vizuální jas tedy závisí nejen na síle světelného toku, ale také na úhlu rozptylu tohoto toku. Čím menší je úhel, tím vyšší je hustota světelného toku.
Teplota barev
Pravděpodobně jste si všimli, že světlo klasické žárovky se spirálou se velmi liší od osvětlení například trubicovými zářivkami. V prvním případě je světlo teplé, “domácí”, ve druhém – studené, “nemocniční”. Tento pocit vytváří emisní spektrum osvětlovacího zařízení. Žárovka se spirálkou vyzařuje více červené, zářivka více modré, kterou spojujeme s chladem.
Pro rozlišení svítidel podle těchto charakteristik byl zaveden koncept barevné teploty, která se měří v kelvinech (K). Čím vyšší je, tím více je emisní spektrum posunuto směrem k modré a tím je vizuálně „studenější“. Osvětlovací lampy na LED mohou mít také různé teploty barev, takže při výběru osvětlovače nezapomeňte kromě světelného toku, který vytváří, hledět i na tento parametr.
stupnice teploty barev
Nezaměňujte! Teplota barev nemá nic společného s teplotou samotného svítidla měřenou ve stupních Celsia. LED žárovky se zahřívají až na 50 stupňů a žárovky – až 170 a více, ale to neovlivňuje jejich barevnou teplotu.
Faktor zvlnění
Tato charakteristika udává, jak silně pulsuje světlo vyzařované svítidlem. V ideálním případě by se úroveň zvlnění samozřejmě měla rovnat nule, ale to nemůže být, už jen proto, že napětí v osvětlovací síti je střídavé. A pokud pulsace žárovek není díky setrvačnosti žhavicí spirály příliš patrná, reagují zářivková a LED zařízení na pulsace napájecího napětí okamžitými „výpadky“ světelného toku. I když jsou pulsace „okem neviditelné“, samotným očím zdraví nepřidávají. Podle stávajících norem by koeficient pulzace světelného toku osvětlovacích zařízení neměl překročit 10% a v místnostech s PC – 5%.
Musíme vzdát hold výrobcům – téměř všechny typy osvětlovačů, které dnes existují, včetně diodových, splňují tyto normy. Jedinou výjimkou mohou být žárovky s velmi nízkým výkonem (do 15-20 %) a zářivky s elektromagnetickým předřadníkem (40 %). Pokud jde o LED světelné zdroje, mohou znatelně blikat, pouze pokud jsou smontovány v garáži strýčka Liaa a zakoupeny za groš v nedaleké pasáži.
Ale i když ušetříte peníze a koupíte takovou lampu, nezpůsobí to velkou škodu vašim očím: prostě nebude mít čas, protože po několika hodinách práce vyhoří.
Světelný výkon LED žárovek
Tuto důležitou technickou charakteristiku jsem do obecného výčtu nezahrnul a nechal jsem ji záměrně na závěr, jednak proto, že se netýká každé konkrétní lampy, ale celé třídy. A za druhé, když jsme se zabývali světelným výkonem, můžete pochopit, jak efektivní je tento nebo ten typ svítidel. Světelný výkon je poměr světelného toku ke spotřebě energie svítidla a označuje se jako lm/W. Tento parametr doslova ukazuje, jak efektivně zařízení přeměňuje elektrickou energii na světlo.
Pokud jde o LED světelné zdroje, dnes je jejich světelný výkon 60-120 lm / W a jak se technologie zlepšuje, tento ukazatel stále roste. Předpokládejme, že počet lumenů pro 1W LED je 100. Je to hodně nebo málo? Podívejte se na srovnávací tabulku:
Srovnávací tabulka energetické účinnosti lamp různých typů
Jak je vidět z desky, kompaktní zářivka, kterou dobře znáte (“úspora energie”), například při stejném výkonu bude svítit téměř 2krát slabší než její polovodičový protějšek. Je trapné mluvit o žárovce. 8 z 10 wattů, které by LED zařízení přeměnilo na světelný tok, se Iljičova lampa promění v teplo. Účinnost diodové lampy díky světelnému výkonu je zdaleka nejvyšší.
Ale zpět k našim LED diodám. Je možné takové lampy vybrat ne podle světelného toku, ale podle spotřeby? Protože víte, kolik lumenů LED produkuje s jedním wattem elektřiny, rozumíte: samozřejmě můžete. Pro získání světelného toku stačí výkon lampy vynásobit 80. Přesný údaj samozřejmě nezískáte, protože skutečný světelný výkon závisí na mnoha faktorech, včetně technologie výroby, materiálů, typu a počtu použitých LED diod. . Získaný výsledek je však docela vhodný pro domácí použití.
Nezapomeň! Koeficient 80 pro výpočet generovaného světelného toku podle příkonu je vhodný pouze pro LED svítidla. U všech ostatních typů svítidel to bude jiné.
Pro ty, kteří se neradi množí, uvedu tabulku závislosti světelného toku na výkonu lampy pro zařízení různých typů:
Žárovky lidé používají již více než sto let jako hlavní osvětlovací zařízení pro své domovy, městské ulice, pracoviště a další věci.
Osvětlovací technologie se tak dlouho vyvíjely pomalu, objevily se zářivky a tzv. energeticky úsporné žárovky, ale novou technologií se stala technologie LED osvětlení.
Jedním z nejdůležitějších parametrů každého osvětlovacího zařízení je výkon světelného toku a jemu je věnován tento článek. Dále v článku budeme uvažovat o tabulce světelného toku lamp.
Koncepce světelného toku
Každé osvětlovací zařízení má hodnotu příkonu, pro domácí použití postačí lampy o výkonu 1-10W, pro vnější osvětlení jsou potřeba osvětlovací zařízení s výkonem do 100W.
Ukazatel spotřeby elektrické energie však není tak důležitý, intenzita osvětlení je dána světelným zářením. Parametr se měří v lumenech, umožňuje vám určit, jak efektivní bude osvětlení.
Výrobci ne vždy uvádějí sílu světelného záření, a když už, tak ne vždy odpovídá skutečnosti.
Energie světelného záření je nesena elektromagnetickými vlnami, které jsou vyzařovány světelným zdrojem. Intenzita vyzařované energie určuje sílu záře, zachycuje ji oko, které je schopno vnímat délku záření od 0,55 mikronu do 0,63 mikronu, jiné druhy záření nevidíme.
Ukazatele síly záření, s přihlédnutím ke schopnosti lidského oka vnímat barvu, se sčítají s vlnovou délkou. Výpočty zohledňují i křivku citlivosti oka.
Za výsledek těchto výpočtů se považuje světelný tok.
Při výběru nelze slevit z ekvivalentního výkonu žárovky, zvláště pokud mají LED žárovky nahradit tradiční žárovky. Nejlepším řešením by bylo vypočítat světelný tok přepočtem ze stejných indikátorů žárovek.
Světelný tok LED žárovek
Světelné diody (nazývají se také LED) jsou hlavním zdrojem světla ve svítidlech tohoto typu, jak vyplývá z jejich názvu. Dnes se používají k osvětlení průmyslových objektů a pro domácí účely, i když relativně nedávno byly používány pouze pro osvětlení.
Princip činnosti předpokládá použití bezpečných komponentů, neobsahují látky obsahující rtuť, což znamená, že je lze považovat za ekologické a bezpečné pro člověka i životní prostředí. LED lampa funguje jako nezávislý zdroj světla.
Při minimální spotřebě energie je schopen pracovat velmi dlouho, nezahřívá se a poskytuje dostatečně silný světelný tok. Nevýhodou těchto lamp je zvýšená cena a barevné spektrum záře.
Lampy nevydávají stejné světlo, pouze některé dávají „teplé“ světlo. Čím žlutější světlo však lampa vydává, tím levnější bude samotné zařízení.
Výhody LED světelných zdrojů jsou nepopiratelné, poměr světelného výkonu, spotřeby elektrické energie, životnosti, šetrnosti k životnímu prostředí a bezpečnosti s cenou z nich činí ideální řešení pro osvětlení soukromých domů nebo průmyslových areálů.
Světelný tok LED žárovek, tabulka účinnosti pro různé světelné zdroje.
Ekvivalenty žárovek
LED žárovky se často kupují jako náhrada za již fungující žárovky a je důležité udržovat potřebné osvětlení v místnosti.
Chcete-li to provést, musíte provést výpočty, aby při výměně zůstal světelný tok stejný. Například, aby žárovka produkovala 250 lumenů, její výkon musí být 20 W. Stejných 250 lumenů produkuje 2-3 W LED lampa.
Jak jsme již řekli, nejčastěji výrobci neuvádějí sílu světelného záření, takže potřebné výpočty budou obtížnější.
Aby bylo možné provést přibližné srovnání, níže uvedená tabulka ukazuje světelný tok LED žárovek a jejich výkon ve srovnání se stejnými indikátory analogů.
Vlastnosti při výměně
Rozdíly mezi LED osvětlovacími zařízeními a jejich analogy jsou značné. Mají různé principy fungování, různé způsoby implementace technologie a téměř všechny provozní parametry se liší.
Nejtěžší je správně přepočítat výkon při jejich výměně. Doma to není příliš důležité, majitelé bytů většinou provádějí výměny od oka.
Pokud například zjistíte, že nové svítidlo je příliš jasné, můžete jednoduše odstranit jeden stínítko, aby bylo osvětlení opět příjemné.
Jejich použití v průmyslu, obchodu, sektoru služeb, při stavebních pracích nebo plánované výměně osvětlovací soustavy však vyžaduje přesné výpočty, během nichž odborníci vypočítají výkon a světelnou emisi stávajícího systému a poté přepočítají s přihlédnutím k charakteristikám LED žárovek.
Vlastnosti LED technologie umožňují použití jak svítidel uspořádaných jako běžné žárovky (lze je zašroubovat do stropu a používat jako obvykle), tak celých pásků připevněných na povrchu a připojených ke zdroji energie.
Elektrické rozvody ve starých domech byly provedeny pod tradičními žárovkami, takže vyrobené ve stylu, na který jsme zvyklí, mohou zajistit stejné rozložení světelného toku v celé místnosti, pro pásky bude nutné provést dodatečné výpočty.
Směr osvětlení je určen úhlem divergence světelného zdroje, to platí pro směrové světelné zářiče. Pokud je divergence 120 stupňů, znamená to, že světelný tok je poloviční ve směru nakloněném o 60 stupňů vzhledem k ose světelného paprsku vyzařovaného lampou.
Aby bylo osvětlení pohodlné, je nutné provést přesné výpočty, jen tak bude možné dosáhnout rovnoměrného a pohodlného rozložení světelného toku po místnosti.
