Light emitting diodes - LED

 

Light emitting diodes tedy LED, jsou miniaturní čipy, které se rozsvěcí díky proudu elektronů, který prochází přes polovodič. Původně sloužily diody pouze jako usměrňovače proudu. Výzkumem Nicka Holonyaka byl odhalen jejich velký potenciál v oblasti osvětlení. Dnes jsou dostupné v mnoha modifikacích a barevných provedeních. Velmi používané jsou, kromě náhrad klasických žárovek, liniová osvětlení  neboli led pásky , která jsou hojně používána v interiérech i exteriérech jako funkční ale i efektní dekorativní osvětlení. Speciální druh diodových pásků jsou tzv. RGB diody, které jsou schopny měnit barvy podle momentálních požadavků uživatele.

 První LED diody byly využity v LED žárovkách. LED dioda je schopna generovat světelný tok 100 lumenů na 1 watt, což z ní děla vysoce efektivní zdroj světla ve vztahu k příkonu. Například klasická cívková žárovka operující při příkonu 60 wattů disponuje světelným tokem okolo 600 lumenů. LED žárovka je schopna tento světelný tok vytvořit při příkonu pouhých 7 wattů. Tato technologie umožňuje uživateli snížit náklady na osvětlení až o 90 procent. Díky této obrovské přednosti se I další LED světelné zdroje jako  LED pásky, LED trubice, pohledová LED svítidla a LED reflektory stávají čím dál tím vyhledávanějším zbožím. Dnešní doba je stále ještě ovlivněna nedávnou ekonomickou krizí, která má za následek globální snahu o úsporu veškerých nákladů na výrobu a prodej firem, ale i spotřebu domácností.

LED mají mnoho velkých výhod, které umožňují jejich aplikaci na místech, kde by využití žárovek a zářivek bylo nevhodné nebo problematické. Jejich základním přínosem je jejich nesmírná energetická úspornost. Spotřebovávají o 75% méně energie než klasické žárovky, protože žárovky mají obrovské energetické ztráty, díky přeměně většiny elektrické energie na teplo. Další jejich velká výhoda je velmi dlouhá životnost. Uvádí se, že vydrží o 25% déle než klasické a halogenové žárovky a asi třikrát déle než kompaktní zářivky (úsporná žárovka). Většinou nejsou potřeba chladit, pouze velmi výkonné LED je nutné umisťovat na kovové, většinou hliníkové, profily, které zajistí odvedení přebytečného tepla pryč od zdroje světla. Mají velmi malé rozměry, což se hojně využívá v liniových diodových páskách, které slouží kromě funkčního osvětlení velmi dobře jako designové doplňky.

 

 

TYPY OSVĚTLENÍ

Bodové osvětlení

Tento typ osvětlení lze přirovnat k halogenovým bodovým světlům. Zdrojem je v tomto případě jedna nebo více diod. K tomuto osvětlení potřebujeme napájení, svítidlo, LED, kabely a vypínač. Pokud chceme převést v interiéru osvětlení halogenové na LED, musíme mít na paměti dané parametry těchto svítidel a dodržet určitá pravidla. Základním rozdílem je, že halogenové žárovky potřebují pro svůj chod střídavý elektrický proud na rozdíl od LED, které potřebují stejnosměrný proud. Výrazně se také liší hodnoty příkonů těchto svítidel. Halogenové žárovky mají příkony zhruba v řádech desítek wattů, diody v řádu jednotek. V tomto případě musíme využít speciálně vyvinutých LED žárovek, které mají zabudovanou elektroniku, která proud usměrní. Dále musíme zvolit vhodný zdroj. Nelze připojit diodové osvětlení do zdroje, který sloužil pro osvětlení halogenovými žárovkami. Díky jejich rozdílným příkonům by tento zdroj byl pro LED zcela nedostačující. Z tohoto důvodu byly uvedeny na trh speciální zdroje, které jsou schopny rozsvítit oba druhy osvětlení .

.

Liniové osvětlení

Jedná se o osvětlení, kdy světelným zdrojem je řada několika diod. Podle zvolení krytky LED pásků redukujeme výsledný dojem z aplikace. Správným zvolením krytky je možné dosáhnout efektu úplného sjednocení světla jednotlivých LED. Regulujeme také míru vrhání stínů a míru oslňování. K tomuto osvětlení potřebujeme napájení, LED pásek, montážní lištu, kabely a vypínač. LED pásky jsou velmi ohebné, proto je můžeme aplikovat na nespočtu míst. Kromě rozlišení podle výkonu je lze rozlišit podle obalu, v kterém jsou uloženy a z toho vyplývajících možností.

 IP33 – Tyto pásky jsou použitelné pouze v suchém prostředí, nemají gelovou vrstvu a často mívají samolepící vrstvu na zadní straně. Lze je použít například v obývacích pokojích, ložnicích nebo kuchyních. 

 IP64 - IP65 – Tyto LED lze aplikovat ve vlhkém prostředí. Bývají překryté silikonovou nebo akrylátovou ohebnou ochrannou vrstvou a opět většinou mívají samolepící vrstvu na zadní straně. Tyto pásky lze ideálně využít v koupelnách.

 IP67 - IP68 – Pásky z této kategorie jsou použitelné ve velmi vlhkém prostředí a dokonce i ve vodě. Jsou celé zalité do silikonové nebo gumové vrstvy díky čemuž se k diodám vlhkost vůbec nedostane. Proto jsou ideálně použitelné v exteriéru. Nemají lepivou vrstvu a jejich připevnění se provádí pomocí montážních úchytů .

 

 APLIKACE LED TECHNOLOGIE V NÁBYTKU

 

Pro aplikace v nábytku se využívají hlavně diodové samolepicí LED pásky, tedy liniové LED osvětlení. Používají se kvůli jejich velké ohebnosti, flexibilitě použití, velmi malým rozměrům a velmi efektním výsledkům.

Výrobcům se dodávají jako dlouhé pásky, které si výrobci sami upravují do požadovaných rozměrů. Diodové pásky mají různou tloušťku v závislosti na jejich výkonu, zpravidla se používají tři šířky. Naprostá většina používaných pásek pro tyto účely má na sobě samolepicí vrstvu. Tato vrstva lepí velmi málo a udrží pásky pouze na rovném a očištěném povrchu. Diodové pásky mají přesně určená a označená místa, kde se můžou rozstřihnout. Je to vždy po 3 diodách, podle tloušťky pásku se pohybuje vzdálenost od 2,5cm po 5cm. Diodový pásek se ustřihne v co nejbližší velikosti, jakou potřebujeme. Poté se pájkou připevní ke kabelům. Na začátku se udělají tečky kovu na kontakty pásku, poté se připojí kabely ke kontaktům. Na takto vzniklý spoj se nasadí bužírka, zpravidla se používají dvě velikosti, podle velikosti pásku. Bužírka se zapalovačem zahřeje, čímž se smrští okolo spoje. Takto vytvořený spoj není odolný vyšším vlhkostem.

 

Montážní lišty

Montážní lišty jsou základním prvkem pro aplikaci liniového osvětlení tohoto typu. Slouží ke skrytí nevzhledných diodových pásků. Nejčastěji bývají vyrobené z hliníku nebo plastu. Plastové lišty jsou výhodné, protože jsou ohebné, což umožňuje eliminovat menší nerovnosti povrchu desek vzniklé ve výrobě. Naopak hliníkové lišty jsou výhodné kvůli tomu, že zajišťují chlazení diodovým páskům. Mají ovšem vyšší pořizovací náklady a postrádají výhodnou ohebnost. K těmto montážním lištám jsou potřeba při montáži další prvky, jako například úchyty, koncovky a jiné.

Lišty dělíme podle způsobu aplikace

 Vkládané – aplikace do vyfrézované drážky, jsou estetičtější

 Nakládané – aplikace na povrchu, díky větší ploše mají účinnější chlazení

 Volné – aplikace ve volném prostoru

 

Chlazení

Chlazení je velmi zásadní záležitost, která velmi ovlivňuje životnost LED. I když v porovnání s ostatními zdroji se zahřívají velice málo a jedná se o jeden z nejefektivnějších zdrojů světla, stejně je jejich ztráta asi 2/3 dodávané energie, která se mění na teplo. Jelikož jejich zahřívání úměrně stoupá s výkonem diod, můžeme konstatovat, že při použití hliníkové lišty můžeme použít LED s vyšším výkonem než při aplikaci plastových lišt a zároveň plocha kovu potřebná k uchlazení zdroje roste s jeho výkonem. Je to z toho důvodu, že kov je tepelný vodič, který odvede přebytečné teplo pryč od diody a nedochází k přehřívání zdroje. Zároveň platí, že do nakládaných lišt můžeme použít LED s vyšším výkonem než do vkládaných lišt, díky jejich efektivnějšímu chlazení. Při momentálním vývoji technologie LED lze použít výkon zhruba 14 – 15W při aplikaci do hliníkové lišty, do plastové se dá použít LED o výkonu asi 4,5W. Zpravidla se také se zvyšující šířkou pásku zvyšuje i její výkon.

Jejich provozní teplota výrazně ovlivňuje jejich životnost. Pokud chceme, aby životnost pásků byla taková, jak ji uvádějí výrobci LED světel, tedy okolo 50 – 100 tisíc hodin, musíme zařídit jejich dostatečné chlazení. Pokud dojde k zahřátí diod nad 70°, 28

 

může dojít k jejich celkovému nebo lokálnímu poškození. Rychlou kontrolu teploty světel lze provézt dotekem ruky, pokud na světle udržíme bez problému ruku, je světlo v pořádku, pokud ne, dochází k jeho přehřívání .

Chlazení je z tohoto důvodu potřeba věnovat velkou pozornost při instalaci diod, protože dlouhá životnost je jedna z předních výhod využití LED .

 Upevnění

I když v dnešní době se prodává většina diodových pásků, které mají od výrobce na sobě samolepicí vrstvu, dají se koupit i pásky bez tohoto lepicího filmu. Připevnění těchto diod se provádí oboustrannými samolepicími páskami. Samolepicí vrstva aplikovaná na páscích navíc často lepí zcela nedostatečně. Rozhodně je nutné je aplikovat na očištěný a odmaštěný povrch .

Levné oboustranné lepicí pásky pro domácí použití se dají koupit v hobby prodejnách. Mají většinou hnědou barvu a jejich lepicí vrstva je vytvořena z kaučuku. Jejich kladnou vlastností je jejich okamžitá lepivost, zápornou vlastností je jejich špatná přilnavost k drsným povrchům .

Při profesionálním lepení LED pásků je vhodné používat speciálně upravené pásky, které mají na každé straně jiné lepidlo. Na straně, která slouží k přilepení LED je silikonové lepidlo a na straně, která je určená k přilepení na nábytek je akrylátové lepidlo, které je pevné a odolává vlhkosti, která je v například v kuchyních a koupelnách základním faktorem působícím na pásky.

 Krytky

Stejně jako volba montážní lišty je nutná volba krytky, která bude diodový pásek schovávat, ale také ovlivňovat rozptyl světla. Krytky pro tyto účely rozlišujeme:

 Transparentní – průhledné

 Mléčné – světlo rozptýlí

 Liniová čočka, která může usměrňovat světlo, které dioda vyzařuje

 

Běžné diody vyzařují světlo pod úhlem asi 100 – 130°, pokud chceme, aby světlo svítilo na určité místo, potřebujeme usměrnit světelný tok, který dioda vyzařuje. Toto usměrnění umožňuje liniová čočka, která umožňuje koncentrovat světlo například pod úhlem 90°, 60° nebo 30°. V místě, na které jsme světlo koncentrovali, vzniká osvětlení více luxů, než kdyby usměrněno nebylo. Transparentní krytky propouští naprostou většinu světla a používají se tedy na místech, kde potřebujeme využít maximum světla vyzařovaného diodou. Ovšem při aplikaci transparentní krytky jsou vidět jednotlivé svítící body diod, které mohou při vyšším výkonu oslňovat a jsou viditelné nevzhledné diodové pásky. Používají se proto na místech, kde upřednostňujeme funkčnost před estetičností, což mohou být například aplikace v kuchyňských linkách, nebo osvětlení pracovních stolů. Navíc v kuchyňských linkách světlo nesvítí přímo proti nám a svítivost jednotlivých bodů také není velkým estetickým problémem. Mléčné neboli opálové krytky esteticky rozptýlí světlo, ovšem pohltí části světla, uvádí se asi 20 – 30%, což není zanedbatelně málo. Jednotlivé svítivé body diod téměř nejsou vidět. Jsou vhodné při aplikaci nočního nebo dekorativního osvětlení.

Kabely

Vedení kabelů je nutné řešit ve fázi přípravy projektu. Musíme vzít v úvahu umístění světelných zdrojů. Řešení umístění kabelů a zdrojů dodatečně je náročné, často nebývá efektivní a nemusí dopadnout esteticky moc zdařile. Předejít těmto problémů lze vyrobením místa pro vedení kabelů již před montáží. Všechny elektrické předměty jako například světla, zásuvky, vypínače a podobná zařízení musí být výrobcem určeny pro tuto montáž. Pro kabely lze vyvrtat otvory nebo vyfrézovat drážky v hranách nábytkových dílců a překrýt je například olepovací páskou .

 Vypínače

Vypínače mohou být nainstalovány přímo ve světelných lištách nebo jinde. Vypínače mohou pracovat na elektrickém nebo mechanickém principu. Vypínače, které obsahují IR senzory, reagují na pohyb před senzorem, na stejném principu fungují kapacitní vypínače. Další možnost je využít soumrakového spínače, na kterém je možné měnit intenzitu světla, nebo například spínače citlivé na zvuk. Plynulá regulace svítivosti je jednou z velmi významných výhod aplikace diod. Tato technologie umožňuje instalaci osvětlení, které přes noc v interiéru sníží svou intenzitu na minimum a funguje jako takzvané orientační osvětlení a po zaznamenání pohybu se rozsvítí na vyšší intenzitu).

 Napájecí zdroje

K napájení LED je potřeba stejnosměrný proud. Jako zdroj je možné využít několik druhů napájení. U aplikace v interiérech a nábytku se nejvíce používají desktopy a adaptéry. Desktopy se do sítě připojují kabelem, který má vidlici a konektor. Adaptéry mají vidlici a jsou určené k přímému připojení do sítě. Dále se používají stavební zdroje, které se pevně připojují k síti zabudováním do elektroinstalační krabice. Mají ochranný kryt, aby mohly být aplikovány i ve vlhkém prostředí.

Napájení ohebnými kabely s vidlicemi může instalovat amatér. To ovšem neplatí pro stavební systémy, které slouží k pevnému připojení přímo do sítě o 230V. Ty může podle vyhlášky zákona zapojovat pouze odborník s elektrotechnickou kvalifikací. Některé firmy nabízí svým zákazníkům toto sestavení na základě projektu a jeho připojení ke kabelu a koncové vidlici. Tuto připravenou sestavu je zákazník schopen podle přiloženého návodu sám nainstalovat .

V nábytku se často používá prosvětlení rámů nábytkových dvířek a zásuvkových čel, odkud osvětlují skleněnou výplň. V tomto případě je technickým problémem přívod kabelů k diodám, protože tyto části nábytku jsou pohyblivé a nejsou pevně spojeny s korpusem. Tento problém se řeší kontaktními spínači, které jsou umístěny na přední straně korpusu a na zadní straně dvířek nebo čela zásuvky. Jako ve všech podobných aplikacích je velmi důležitý výsledný estetický efekt tohoto přívodu, je tedy nutné, aby spínač nebyl vidět. Některé firmy už dnes vyrábí speciální systémy určené pro tyto účely. Jednou z variant je měděná páska určená k umístění do vyfrézované drážky po celé ploše dílce a následnému překrytí dekorační páskou.

Kvalita LED světelných zdrojů

Důležité je také věnovat pozornost kvalitě kupovaného zboží. V současnosti je na trhu mnoho společností, které prodávají diodová světla velmi špatné kvality. I když se naprostá většina LED vyrábí v Číně, i tam se světla vyrábí ve zcela rozdílných kvalitách v závislosti na jejich ceně. Pokud si koupíme levné diody špatné kvality, nelze předpokládat, že jejich životnost bude dosahovat úrovně kvalitní LED technologie. Spíše lze očekávat životnost na úrovni klasické žárovky. Použití těchto nekvalitních světelných zdrojů je zcela nevhodné.

Kontakt