Kaj morate vedeti o LED svetilih?

LED Technology

LED tehnologija ima povsem drugačen lastnosti od poznanih svetil kot so fluorescenčna, halogenska ali svetila z žarilno nitko. LED svetila imajo ogromno novih lastnosti, zato vsa LED svetila niso primerna za vse namene. Če kupujete LED svetilo morate točno vedeti kaj si želite. Na primer, če kupujete LED luč za osvetlitev predora ne boste kupovali luči z visokim CRI-jem, ker v predoru ne bo nihče bral knjig. Če želite dobiti največ svetlobe kot je možno, ne boste izbirali toplih barv svetlobe ampak hladne svetlobe. Vse te lastnosti so povezane med seboj in s ceno svetila.  Vsaka nova tehnologija potrebuje nov pristop in miselni zasuk pri uporabi  le te.

Na tej spletni strani vam želimo kot  specialisti za LED svetila svetovati na kaj morate biti pozorni. Kaj morate vedeti  o LED svetilih in kakšne marketinške ukane se uporabljajo pri oglaševanju LED svetil. Predstavili vam bomo vsako lastnost LED svetila posebej in katere lastnosti so pomembne za različne uporabe svetil.

Zakaj LED svetila?

LED svetila svetijo svetleje

LED svetila po moči svetlobnega toka svetijo veliko svetleje od ostalih vrst svetil ki so na trgu. Primerjavo si lahko pogledate na spodnjem grafu. LED svetila so dvakrat svetlejša od CFL(kompaktnih fluorescenčnih svetilk) in šestkrat svetlejša od žarnic z žarilno nitko. Najnovejše LED diode lahko dosežejo tudi 231 lm/W.     Pogosto podcenjujemo pomembnost primerne kvaliteten svetlobe v prostorih kjer delamo in živimo. Študija Mastridske Univerze o vplivu  svetlobe na srčne bolnike je dokazala, da so pacienti, ki so dan preživeli pri kvalitetni svetlobi, ponoči spali 8% dlje kot pacienti, ki so dan preživeli pri navadnih svetilih.

LED svetila porabijo manj električne energije

Če primerjamo LED luči z ostalimi vrstami svetil časovnem razdobju 50.000 h delovanja lahko pridemo do zaključka, da LED svetila porabijo 57% manj električne energije od CFL-ov in 90% manj kot žarnice z žarilno nitko.Japonska ekonomska raziskava je pokazal, da bi z zamenjavo obstoječih luči z LED svetili bi v državi zmanjšali skupno porabo električne 92.2 TWh/leto. Z omenjenim ukrepom bi lahko na Japonskem ugasnili 36% jedrskih reaktorjev.  Japonska je na tretjem mestu v svetu po številu jedrskih reaktorjev.

LED svetila imajo dolgo življenjsko dobo

Življenjska doba LED diod dosega tudi več kot 50.000h, kar je lahko znese več kot 12 let, če upoštevamo, da bi LED dioda svetila vsak dan pol dneva. Življenjska doba LED diod je 6 krat daljša od CFL-ov in 40 krat daljša od žarnic z žarilno nitko.  V življenjski dobi LED diode bi zamenjali najmanj 5 fluorescenčnih svetilk in 42 žarnic z žarilno nitko.

LED svetila proti ostalim

LED svetila so okolju prikazana

LED svetilke ne vsebujejo živega srebra tako kot kompaktne fluorescenčne svetilke in so poponoma kompatibilne za RoHS direktivo. Živo srebro je zelo škodljivo za vaše zdravje in onesnaženje okolja. Ker imajo LED svetila veliko manjšo porabo električne energije od ostalih svetil  posledično zmanjšujejo tudi izpust CO2  v ozračje in količino visoko radioaktivnih odpadkov.

LED svetila imajo še več dobrih lastnosti

  • LED svetilke niso občutljive na nizke temperature
  • LED diode niso občutljive na vlago.
  • LED svetila imajo zelo visok faktor CRI, ki pove kako kvalitetna je svetloba oz. zmožnost reproduciranja barv z svetlobnim telesom.
  • Pogosto vključevanje  in izključevanje LED svetilu ne zmanjšuje življenjske dobe.
  • LED svetila ob vklopu zasvetijo s polno svetilnostjo in se jim ni potrebno ogrevati na delovno temperaturo.
  • LED svetila oddajajo majn toplote kot ostala svetila. Celo 9 krat manj kot CFL sijalke. Ne morete se opeči z dotikom izvora svetlobe.
  • LED svetila so različnih barv in temperatur barve. RGB LED svetila lahko osvetlijo vaš prostor v katerem koli barvnem tonu.
  • LED svetila so veliko bolj obstojna kot ostale svetilke saj nimajo steklenih delov.
  • LED svetila so kompatibilne z sistemi pametnih inštalacij za avtomatizacijo doma in večjih stavb. Z avtomatizacijo pa lahko prihranimo še več električne energije

Svetlobni tok  v lumnih [lm]

V fotometriji je svetlobni tok predstavlja svetlobno moč svetila. Svetlobni tok  podaja skupno oddano moč svetlobe svetila.  Meri se v lumnih [lm]. Ena lumen predstavlja  svetlobni tok, ki oddaja eno kandelo[cd] svetlobne jakosti v prostorski kot enega steradiana. Steradian je enota prostorskega kota. Svetlobni tok lahko izmerimo samo v posebni sferični komori v katero namestimo svetilo in tako zajemamo celoten svetlobni tok svetila.

Diagram svetlobnega toka

Proizvajalci LED svetil podajajo svetlobni tok kot seštevek svetlobnih tokov vseh uporabljenih LED diod. To  vrednost dobijo tako, da iz karakteristike LED diode pri določenem toku  odčitajo svetlobni tok in ga pomnožijo s številom LED diod, ki jih vsebuje svetilo.

Realni svetlobni tok svetila je nižji od te vrednosti, saj je potrebno upoštevati izgube na optiki, ki jo uporablja svetilo in izgube na steklu, ki prekriva  in ščiti LED diode. Realen svetlobni tok svetila je možno določiti samo tako, da svetlobni tok izmerimo po predpisani metodi.  Realni svetlobni tok in svetlobni tok LED diod sta enaka la v primeru, ko svetilo ne uporablja optike in LED diode niso prekrite z zaščitnim steklom ali kakršno koli drugo zaščito. Pri nakupu bodite pozorni, da ni svetlobni tok  svetila podan kot svetlobni tok LED diod.

Osvetljenost [lx]

Osvetljenost  je veličina, ki nam pove koliko svetlobnega toka pade na določeno površino. Osvetljenost se meri v luksih  z optično napravo imenovano Lux meter.  Svetlobni tok merjen v lumnih je celotna kopičena svetlobe, ki jo odda svetlobni vir v prostor.  Medtem ko je osvetljenost intenzivnost osvetljen osti na določeni površini.   Isti izvor svetlobe bo slabše osvetlil večjo površino , kar pomeni, da je osvetljenost obratno sorazmerna za površino.

En luks je enak enemu lumnu na enem kvadratnem metru: 1 lx = 1 lm/m2

Ker imajo LED svetila veliko močnejši svetlobni tok od ostalih svetil lahko z LED svetili dosežemo večjo osvetljenost.

svetlobni tok 1000 lumnov na površini  enega kvadratnega metra dosežemo osvetljenost 1000 luksov.  Če z istim svetlobnim virom pokrijemo 10 kvadratnih metrov bomo dosegli samo 100 luksov osvetljenosti. V praksi se površina osvetlitve povečuje z višino namestitve svetila, kar pa lahko ponazorimo z diagramom osvetlitve.

Digram osvetlitve

Za boljšo predstavo osvetlitve v luksih si lahko ogledamo osvetlitev naravnih virov svetlobe izmerjeno v luksih.

Površina osvetljena z Osvetljenost [lx]
Polno luna ob jasnem nebu 0,27
Mark ob jasnem nebu 3,4
Sončni vzhod in sončni zahod 400
Oblačen dan 1.000
Dnevna svetloba 10.000 – 25.000
Neposredna svetloba sonca 32.000 – 130.000

Za opravljanje različni nalog so predpisani različne ravni osvetljenosti. Zelo pomembno je da imamo pri opravljanju nalog dovolj osvetljeno delovno površino.

Naloga Osvetljenost [lx]
Skladišča, stanovanja, kinematografi, arhivi 150
Učilnice, enostavne pisarne 25
Normalne pisarne, delo za računalnikom, učenje, knjižnice, laboratoriji, prodajalne živil, sejne sobe 500
Supermarketi, mehanične delavnice, supermarket,delovne površine v pisarnah 750
Enostavna risarska dela, finomehanične delavnice, gledališče 1000
Natančna risarska dela, natančna vizualna opravila 1500-2000

Bleščanje in UGR

Bleščanje je prisotno tako pri naravnih virih svetlobe kot je dnevna svetloba, kot pri notranji razsvetljavi kot umetnem viru svetlobe. Kako moteče je bleščanje za uporabnika je odvisno od več faktorjev.

Prikaz naravnega bleščanja

Bleščanje nastane na mejnem območju med področji, ki so močno osvetljena in območji, ki so slabo osvetljena. Bleščanje povzroča pri ljudeh občutek nelagodja.  Poglejmo si primer uporabe navadne žarnice za osvetljevanje delovne površine mize. Sama žarnica v namizni svetilki zagotavlja več kot dovolj svetlobe za kvalitetno osvetlitev delovne površine. Problem  je v bleščanju žarnice direktno v oči uporabnika kar je zelo moteče. Ob takšnem bleščanju je zelo težko pisati ali brati. Če žarnico pokrijemo s senčilom  izničimo bleščanje svetila v prostor, kljub temu pa svetilo še vedno dobro osvetljuje delovno površino.

UGR enotna ocena bleščanja

Za meritve bleščanja se uporablja veličina imenovana konstanta nelagodja ob bleščanju.

Indeks bleščanja: Reakcija:
 0 – 10 neopazno
 10 – 16 opazno
 16 – 22 sprejemljivo
 22 – 28 neprijetno
 > 28 nevzdržno

Bolj vizualno zahtevne naloge kjer je potrebno zagotoviti  visoko stopnjo svetilnosti, potrebujejo zelo nizko raven bleščanja. Med takšne nalog spadajo risanje in zelo natančni optični pregledi. Tudi pri delu z računalnikom je bleščanje zelo neprijetno.  Do nelagodja prihaja, ker imajo računalniški zasloni  svetleče površine na kateri  je bleščanje zelo izrazito.

Mejne vrednosti: Vrsta delovnega mesta:
16 risarske pisarne, zelo natančni optični pregledi
19 pisarne, knjižnice, delo z računalnikom (odsev od zaslona)
22 kuhinje, recepcije,  fino montažna dela
25 skladišča, preprosta montažna dela
28 parkirne hiše, težka industrijska dela

Bleščanje je možno znižati s preprostimi metodami. Višje kot namestimo svetila manjše je bleščanje. Pri nameščanju svetil moramo biti pozorni, da jih namestimo izven vidnega kota uporabnikov, ker tudi tako pomembno znižamo bleščanjeBleščanje lahko zmanjšamo tudi tako, da zmanjšamo moč osvetlitve posameznih svetil. To ne pomeni, da more biti v prostoru bolj temno, ampak da namestimo več svetil, ki so zatemnjena ali po moči oddajajo manj svetlobe. Tako ohranimo želeno raven osvetljenosti in znižamo raven bleščanja. Za znižanje bleščanje je bolje imeti več zatemnjenih izvorov svetlobe, kot en zelo močan  izvor svetlobe. Pomemben vpliv na bleščanje ima tudi osvetlitev ozadja. Bolje kot je ozadje v prostoru osvetljeno manj je bleščanja.

Enotna ocena bleščanja oz. metoda UGR(unified glare rating)  je mednarodni indeks uveden s strani mednarodne komisije za razsvetljavo CIE(International Commission on Illumination)  in se uporablja za vrednotenje in omejitev psihološkega neposrednega bleščanje svetilk. V nasprotju z indeksom bleščanja, kjer je bilo bleščanje ocenjeno za eno samo svetilko, metoda UGR izračuna bleščanje celotne razsvetljave z določenim položaj opazovalca in prostor. Natančen izračun vrednosti UGR z določenim položajem opazovalca v prostoru je mogoče simulirati s sodobnimi programi načrtovanja razsvetljave. Manjša kot je vrednost UGRmanjše je bleščanje v prostoru.

Če povzamemo lahko ugotovimo da je bleščanje neprijeten stranki efekt razsvetljave, ki ga je mogoče omejiti z zgoraj navedenimi metodami. Ko izbiramo svetila je pomembno, da vemo kam jih bomo namestili in koliko osvetlitve potrebujemo v prostoru in na delovnih površinah.

Korelirana temperatura barve svetlobe (CCT)

CCT ali Correlated Color Temperature v prevodu korelirana temperature barve v praksi predstavlja videz barve svetlobe, ki jo oddaja svetlobni vira in je predstavljena kot temperatura v Kelvinih (K). Določen vir svetlobe ima videz toliko Kelvinov kot bi bil videz istega predmeta segret na takšno temperature v Kelvinih. Še bolj posplošeno delimo videz svetlobe na toplo in hladno. Če primerjamo različen temperature barve svetlob med seboj štejmo svetlobne vire z temperature svetlobe pod 3200K med tople vire, medtem ko so tiste nad 4000K štejemo med hladne viri svetlobe.

CCT LED svetils

Temperatura barve dnevne svetlobe se čez dan spreminja. Ob sončnem vzhodu in sončnem zahodu je temperature svetlobe 3000K, medtem ko temperature svetlobe najvišja okoli poldneva in dosega nad 5500 K. Temperatura barve svetlobe ima pomemben vpliv na človekovo počutje.  V prostorih kjer se ljudje družijo in srečujejo, kot so na primer bari, restavracije, hotelski lobiji, so zaželene bolj tople barve svetlobe. Bolj tople barve poskrbijo za večjo sproščenost ljudi. Za prostore kjer morajo biti ljudje bolj osredotočeni, kot so učilnice, pisarne in konferenčne sobe,  so bolj primerne hladne barve svetlobe nekje okoli 4000K. LED svetilaomogočajo najboljše nastavitve temperature barve med vsemi svetili.

Temperaturo barve svetlobe lahko predstavimo z kromatičnim diagramom na katerem so jakosti posameznih valovnih dolžin v razmerju do človeškega očesa predstavljene tudi z temperaturo barve. Če pogledamo na kromatični diagram lahko vidimo, da imajo tople barve več rdečih in oranžnih odtenkov, metem ko imajo bolj hladne barve več modrih odtenkov.

Temperatura barve svetlobe

Izredno zanimiv način prikaza jakosti posameznih valovnih dolžin v svetlobnem spektru je s pomočjo diagram spektralne porazdelitve moči. Na spodnjih diagramih lahko vidimo porazdelitev štirih različnih virov svetlobe. Če umetne vire svetlobe primerjamo z dnevno svetlobo kot naravnim virom svetloba lahko ugotovimo, da se z diagramu dnevne svetlobe najbolj približa rano vir svetlobe LED svetila.

Spektralna porazdelitev svetlobe LED svetila

Indeks barvne reprodukcije (CRI)

Color Rendering Index (CRI) ali v prevodu Indeks barvne reprodukcije svetila nam pove kako bogato bodo prikazane barve premetov pod svetilom.  Dve svetilki z enako barvo svetlobe reproducirajo različne barve zaradi različnega CRI-ja.  CRI je določen s spektrom izsevane svetlobe.

Spekter izsevane svetlobe

CRI je zmožnost vira svetlobe za reproduciranje barv objektov, ki je najbolj skladna barvam, ki se reproducirajo z naravnim virom svetlobe. Za referenčni svetlobni vir je izbrana naravna dnevna svetloba, ki ima indeks barven reprodukcije 100. Najboljši indeks je označen z vrednostjo 100, najslabši pa z vrednostmi CRI pod 0.

CRI comparison

Če primerjamo različne vire svetlobe dosega fluorescenčna svetilka s toplo svetlobo s trojnim fosfornim premazom CRI 73. Navadna žarnica z žarilno nitko dosega CRI 100. LED svetila z najboljšim CRI pa lahko dosežejo indekse do 95. Indeks barvne reprodukcije je bil uporabljen za primerjavo med fluorescenčnimi in HID svetilkami vrsto let, vendar mednarodna komisija za svetila(CIE) ne priporoča uporabo indeksa CRI za vrednotenje barvne reprodukcije LED svetilk. Izkazalo se je, da določene LED svetilke, ki temeljijo na RGB LED tehnologiji ne dosegajo CRI niti 20,  v praksi pa zelo dobro reproducirajo barve. Za meritve barvne reprodukcije LED svetilk se že razvijajo nove metode s katerimi bomo lahko primerjali barvno reprodukcijoLED svetilk z ostalimi tradicionalnimi svetili.

Utripajoča svetloba

Svetila, ki deluje direktno na AC izmeničnih električnih sistemih povzročajo utripanje svetlobe pri frekvenci 100 Hz (Hz, perioda na sekundo), kar je dvakratnik osnovne frekvence 50 Hz. Pravzaprav se svetilo prižge in ugasne 100 krat v sekund.  Če smo še natančnejše niha napetost na svetilu med +230V in -230V, 50 krat na sekundo in pri tem dvakrat doseže vrednost nič.

Kljub temu, da človekovo oko ne mora zaznati utripanja svetlobe s frekvenco višjo od 50 Hz, človeški sistem zaznavanja pri določenih posameznikih zazna utripanje svetlobe. Vse odkar so bile na trgu predstavljene fluorescenčne svetilke se njihovi uporabniki pritožujejo nad glavoboli, napetostjo v očeh in splošnim nelagodjem v očeh. Vse omenjene težave so povezane z utripanjem svetlobe. Ko so primerjali navadne balaste  z dušilko in novejše balaste, ki so delovali na višji frekvenci(20.000 Hz in več) so ugotovili, da so se uporabnikom, ki so uporabljali visoko frekvenčne balaste, težave z glavoboli  in napetostjo v očeh znižale za 50%. Več o tem si lahkopreberete tukaj.

Celo nekatere LED žarnice nimajo primernega napajalnika za pretvorbo AC izmeničnega toka na višje frekvence. Na zgornjem videu posnetku si lahko lahko ogledate utripanje svetlobe na navadni žarnici in LED žarnici. Pri Fosilum LED svetilih ne boste imeli problemov z utripajočo svetlobo, ker za krmiljenje toka LED diod uporabljamo PWM (pulzno širinska modulacija) visoke frekvence.

Odvajanje temperature

Visoko svetleče LED diode poleg svetlobe proizvajajo tudi veliko količino toplote. Količina električne energije, ki se pretvori v toploto  je pri LED svetilih še vedno veliko nižja od ostalih svetil. Na spodnji termični sliki lahko vidite primerjavo med temperaturo Fosilum Prima LED svetila in varčne žarnice.

Prima LED svetilo proti varčni žarnici

Pri snovanju LED svetil je zelo pomembno, da LED diodi zagotovimo dovolj dobro odvajanje temperature iz njenih površin in s tem zagotovimo tudi nizko temperaturo samega PN spoja, ki proizvaja svetlobo. Priporočljiva temperatura spoja naj bi bila pod 85°C. Z višanjem temperature obratovanja LED diode pada njena življenjska doba, učinkovitost, svetilnost in zanesljivostLED svetila slabe kvalitete lahko dosežejo temperaturo tudi do 190°C, njihova življenjska doba  je zelo vprašljiva.

Zivljenska doba LED svetila

LED diode lahko hladimo na več različnih načinov. Temperaturo lahko zmanjšamo tako, da znižamo tok skozi LED diodo,  a s tem se zmanjša tudi svetilnost. Drugi način je ta da, na LED diodo pritrdimo hladilnik narejen iz aluminija ali bakra in tako odvajamo toploto. Obstajajo tudi kombinacije s hladilnikom in ventilatorjem, ki so še bolj učinkovite, vendar energijsko potratne.

Minilite LED svetilo

Odvajenje temperture iz LED diode

Fosilum LED svetila odlikuje dobro odvajanje temperature, saj temperatura spoja le redko preseže temperaturo 60°C. Temperatura LED svetil je razvidna iz spodnjih termičnih fotografij.

Maxol3 LED svetilo

Monolite LED svetilo

Prima solo LED light

Prima Line LED svetilo

LED Dioda

LED je kratica za angleško ime Light Emiting Diode  ali v prevodu svetleča dioda.  LED diode so pravzaprav pravi  junaki elektronskega sveta. Obstaja ogromno nalog in naprav v katerih so nepogrešljive. Najdemo jih v digitalnih urah, kot indikatorje na elektronskih vezjih, za prenos informacij po optičnih vlaknih ali pri daljinskih upravljalnikih. Uporabljajo se za osvetljevanje ozadja LCD zaslonov,  v  zaslonih velikega formata  so osnovni sestavni gradnik. Ne nazadnje  se vedno bolj uporabljajo tudi pri razsvetljavi v nešteto vrstah svetil.

LED svetila Fosilum

V osnovi so LED diode le majhne svetilke, ki jih lahko enostavno vgradimo v elektronska vezja. Za razliko od navadnih žarnic in varčnih svetilk LED dioda ni iz  materiala, ki bi izgoreval. Zato se LED diode tudi veliko manj grejo.  V primerjavi z navadnimi žarnicami imajo tudi veliko daljšo življenjsko dobo. Poznamo nešteto vrst LED diod od visoko svetlečih, srednje svetlečih in nizko svetlečih. Lahko so v obliki polja LED diod v enem čipu ali kot enojne. So različnih barv in temperatur barve,  poznamo tudi večbarven RGB LED diode.   

LED Diod vrste

Gledano fizikalno je LED dioda navadna dioda, ki ob tem da enosmerno prevaja električni tok oddaja tudi svetlobo. Osnovni gradnik LED diode je silicij v preteklosti tudi germanij kateremu so dodane oz. dopirane primesi. Barva svetlobe LED diode je odvisna prav od vrste teh primesi. LED diodo zgradimo iz dveh s primesmi različno dopiranih silicijevih spojin. Ob stiku teh dveh spojin nastane poseben PN spoj, ki v eno smer prevaja eklektični tok v drugo pa ne. Ko LED dioda prevaja električni tok, ki je urejeno gibanje elektronov se pri tem gibanju sproščajo fotoni. Foton se sprosti, ko elektron preskoči med elektronskimi orbitami v atomu. Ta preskok se zgodi zaradi električne napetosti, ki je priključena na diodo. Večji preskok kot je naredil elektron več energije ima sproščeni foton. Različne energije in frekvence fotonov se izražajo v različnih barvah in moči svetlobe.

LED dioda PN spoj

Bela barva svetlobe, ki jo proizvajajo LED diode je bila odkrita šele pred kratkim. Dobimo jo tako, da združimo rdečo, zeleno in modro svetlobo. Še bolj učinkovita je tehnologija, ko modro svetlečo LED diodo prevlečemo s fosforjem, ki modro svetlobo pretvori v belo. Z debelino fosforne plasti lahko določamo tudi temperaturo barve svetlobe (CCT). Debelejša kot je fosforna plast bolj topla je barva svetlobe a s tem tudi večje izgube.

LED dioda s fosforjem in brez

LED dioda barve svetloba

Majhna porabe energije, visoka svetilnost, dolga življenjska doba in še kopica drugih pozitivnih lastnosti so razlog, zakaj bo LED tehnologija prevladala v proizvodnji svetil.

LED doda sestava barve

Vir vsebine: www.fosilum.si
Datum objave: 23.02.2013

Posted on 23. februarja 2013, in Elektrika, Energija, Svetila and tagged , . Bookmark the permalink. Komentarji so izklopljeni za Kaj morate vedeti o LED svetilih?.

Komentarji so zaprti.

Natural-Portal

V sožitju z naravo

%d bloggers like this: