Nové trendy ve světelných zdrojích

Středa, 7. Květen 2008 - 2:47
| Napsal:
Vývoj nových technologií ve světelných zdrojích přináší také nové možnosti v konstrukci svítidel, a tím i v jejich uplatnění v osvětlování. Nejbouřlivější vývoj v posledním období probíhá v oblasti vývoje a zdokonalování světelných zdrojů nazývaných obecně LED – Light Emitting Diode (světlo vyzařující dioda). Princip LED je sice znám už několik desítek let, rovněž tak jeho masové používání zejména v elektrických spotřebičích.

Příkon těchto klasických LED byl sice minimální, řádově 0,001 W, ale světelný výkon (světelný tok) byl tak malý, že mohly být použity pouze pro signalizaci.

V principu je LED jediným zdrojem světla, u kterého dochází k přímému vyzařování elektromagnetické energie (nekoherentní světelné záření) průchodem elektrického proudu. Spektrum vyzařovaného světla je přímo závislé na chemickém složení P-N přechodu diody. Existují LED například vyzařující v UV pásmu, IR pásmu (používané např. v dálkových ovladačích domácích spotřebičů) nebo vyzařující v určité, monochromatické barvě. Typické „bílé“ světlo však LED není schopna produkovat přímo. Pro emisi bílého světla se používá buď kombinace čipů vyzařující různé barvy, jejichž smícháním je dosaženo bílého světla nebo jsou LED vybaveny luminoforem schopným transformovat emitované záření na bílé, viditelné světlo. Princip vzniku světla v LED „neopotřebovává“ konstrukci zdroje světla, jak je tomu např. u žárovky, kde je životnost vlákna, v provozu žhaveného na vysoké teploty, velmi omezena. LED diody tak bez problémů dosahují životnosti i v řádech desítek tisíc hodin. Pro představu, pokud bychom nechali svítit LED trvale, tak při životnosti 100 000 hodin to představuje víc než jedenáct let provozu. Za tu dobu bychom museli vyměnit klasickou žárovku minimálně 40 krát.

Právě vývoj nových technologií při výrobě LED přináší zásadní zvrat – LED se stává díky schopnosti produkovat více světla stále používanější i pro běžné osvětlování. Praktické využití nacházejí v současné době jednotlivé LED s příkony 1W až 3W. Ve výjimečných případech až o příkonu 5W. Problémem výkonných LED je však zabezpečení řádné funkce chlazení, protože u těchto výkonů vzniká již značné zbytkové teplo, které může významně zkrátit životnost LED. V extrémním případně ji i destruovat. Proto je velmi důležité ověřit si u prodejce, zda je konstrukce svítidla s výkonovou LED navržena tak, aby tento požadavek splňovala. V opačném případě platíte vyšší cenu za moderní zdroj LED s dlouhou životností, ovšem ve skutečnosti budete zklamáni jeho „jepičím“ životem.

Svítidla s LED o příkonech 1W – 3W nacházejí praktické uplatnění v interiérech pro orientační osvětlení komunikací (chodby, schodiště…) nebo místní osvětlení (vitríny, skříně…). Mnohem větší uplatnění ale nacházejí v osvětlení exteriéru. Jsou vhodné zejména pro osvětlení zahradní, a to jak pro akcentové osvětlení, tak pro osvětlení komunikací. Rovněž se rozšiřuje nabídka svítidel pro osvětlení menších objektů (rodinné domy…), kde zejména při požadavku na celonoční osvětlení vyniknou vlastnosti LED.

Pro dosažení světelného výkonu srovnatelného s běžně používanými zdroji, jako je například halogenová žárovka o příkonu 50W, sdružují někteří výrobci jednotlivé čipy LED do kompaktních celků s příkonem 15 až 20 W. Takto koncipovaný „světlený modul“ je již možno použít pro celkové osvětlení v interiéru.

LED mají celou řadu výhod ve srovnání s běžně používanými světelnými zdroji, jako jsou žárovky, zářivky a výbojky.

Výhody LED:

  • dlouhá životnost
    Je daná principem vzniku záření. V případě dodržení požadovaných provozních parametrů (zejména chlazení čipu) je u výkonových (1W – 3W) LED dosahována životnost 20 000 – 50 000 hodin, u LED s menšími výkony až 100 000 hodin.
     
  • nízká spotřeba
    Vysoce efektivní přeměna elektrické energie na světelné záření snižuje spotřebu elektrické energie.
     
  • nízká provozní teplota
    I u výkonových LED nepřekročí provozní teplota hodnotu cca 70 oC, takže se vyhneme spoustě problémů při instalaci svítidel.
     
  • okamžitý start
    Po zapnutí startují LED okamžitě a jsou schopny nabídnout hned plný výkon.
     
  • možnost regulace
    U LED je možno jednoduchým způsobem regulovat jejich výkon. V praxi tato vlastnost nachází uplatnění zejména pro změnu barev. Při použití tzv. RGB (červená / zelená / modrá) řízení jsou tyto tři základní barvy míchány v různém poměru a výsledkem je dosažení celé barevné škály.
     
  • malé rozměry
    Malé až miniaturní rozměry LED nabízejí lákavé možnosti konstruktérům svítidel v minimalizaci jejich designu. V některých případech je konstrukce svítidla úplně potlačena a svítidlo se stává součástí konstrukce povrchu zdi, podlahy, stropu…
     
  • vysoká odolnost vůči vnějším vlivům
    Světelný zdroj LED bývá obvykle zapouzdřen v obalu, který odolává bez problémů vnějším vlivům (voda, chemické látky). Konstrukce LED navíc dobře odolává otřesům.
     
  • bezpečný provoz
    LED jsou napájeny ze zdrojů s nízkým (řádově jednotky voltů) napětím, a proto jsou z hlediska bezpečnosti před úrazem elektrickým proudem bezpečné.
     
  • ekologie
    Materiály používané pro výrobu LED jsou snadno recyklovatelné a neobsahují jedovaté nebo jinak nebezpečné látky.


    Nevýhody LED:
  • napájecí zdroj
    LED není možno napojit přímo na síťové napětí. Lze provozovat pouze přes transformátory. Výkonové LED, které jsou napojeny „proudově“ (zapojení do série), vyžadují speciální proudové napáječe se stabilizací napájecího proudu. Určitou výhodou ve srovnání např. s elektronickými transformátory pro halogenové žárovky je, že proudový zdroj nemusí být instalován v bezprostřední blízkosti LED, ale může být umístěn např. až ve vzdálenosti 50m.
     
  • cena
    Ve srovnání s jinými, dnes běžně používanými světlenými zdroji jako jsou např. žárovky a zářivky, je pořizovací cena vyšší. Je to dáno zatím malým uplatněním v praxi. Je zde předpoklad, že při zvyšování výroby bude jejich cena klesat. Určitou kompenzací jsou nízké provozní náklady.
     
  • světelný výkon
    I přes úspěchy ve vývoji je uplatnění LED v osvětlování zatím ještě pořád omezeno malým světleným tokem. Světelný tok srovnatelný se zářivkou nebo výbojkou zatím není k dispozici a pro osvětlení kde je velký výkon požadován, je proto nelze použít.



    LED „OSTAR Lighting“ výrobce OSRAM, příkon 18W, 420 lm



    Ukázka PMMA optiky pro LED v podání výrobce Luxeon.



    Pevný RGB pásek Osram, je možné krátit po určitých modulech.



    Flexi provedení LED pásku nalezne své uplatnění při podsvětlení tvarově složitějších objektů. Výrobce Osram.

    Z převládajících výhod je zřejmá světlá budoucnost svítidel s LED technologií. Svítidla malých rozměrů, s minimální spotřebou a dlouhou životností zdrojů jsou jako stvořená pro úsporné dlouhodobé svícení. O možnostech stávajících vnitřních a venkovních LED svítidel si řekneme více v zářijovém článku.


    Ing. Eugen Maletič, Delta Light Czech s.r.o.

 

Barevný svět architektury.

Klíčová slova: