V předchozích dvou dílech jsme se věnovali samotné světloemitující diodě (LED). Vysvětlili jsme si, jak teoreticky funguje, a ukázali si, jak v praxi neudělat chybu při výběru správné LED.

LED samy o sobě ale v běžném životě v mnoha aplikacích neužijeme – většinou jsou stavebním kamenem pro světelné zdroje (např. žárovky) nebo pro celá svítidla. V tomto díle našeho seriálu představíme LED žárovky určené pro náhradu klasických světelných zdrojů. Jaké existují typy žárovek? Jaké klasické zdroje mohou nahradit dnes a jaké budou moci nahradit za rok? Proč nekvalitní žárovky nevydrží dlouho a na co si dát pozor?

LED žárovka
LED žárovka, zjednodušeně řečeno, sestává z diod(y) – LED, optického systému, který spolu určuje fotometrické vlastnosti zdroje, elektronických součástek, které mají za úkol zajistit optimální chod světelného zdroje, a z mechanického obalu. Obal zajišťuje ochranu ostatních komponent, ale především má důležitou funkci chladiče. Jelikož jsou LED na teplotu velmi citlivé, jsou materiál, tvar, ale i kvalita provedení těla žárovky klíčové pro kvalitu světelného zdroje.

Součásti LED žárovky

Není LED jako LED
Když nám prodejce nabízí "LEDky", co nám vlastně nabízí? LED, která indikuje zapnutí nebo vypnutí televize, nebo LED, která umožní LED žárovce nahradit klasickou žárovku? Zní to jasně, ale v praxi se často setkáváme se snahou obchodníků přesvědčit kupujícího, že jejich žárovka, spadající objektivně do kategorie dekorativních světelných zdrojů, může nahradit i 100W klasickou žárovku.

Pokud LED žárovka využívá čtyři LED čipy se světelným tokem 100lm a měrným výkonem 90lm/W, je důležité si uvědomit, že její světelný tok není 400lm. Díky ztrátám na předřadníku, průchodem světla optikou i díky ztrátám způsobeným přeměnou energie na teplo to bude hodnota mnohem nižší … například 280lm při měrném výkonu 40lm/W.

Všechny tyto informace možná znějí na první pohled triviálně, ale jsou naprosto zásadní – vždy porovnávejte parametry LED žárovek, ne parametry LED čipů, které tyto žárovky využívají … dvě velmi podobné žárovky od dvou výrobců, které využívají stejný počet identických LED čipů, budou mít pravděpodobně rozdílné parametry!

Druhy LED čipů

Typy současných LED žárovek
Výrobci dnes nabízejí velké množství LED žárovek různých tvarů, vlastností i cílových aplikací. Nejdůležitější skupinou jsou LED žárovky určené pro přímou náhradu klasických žárovek. Tyto žárovky se vyrábějí téměř v plné škále existujících patic – od E27 přes GU10, GU5,3 až po GU4 – a mnoho renomovaných výrobců nabízí i velmi kompletní portfolio, co se týče kompatibility tvarů a rozměrů, s klasickými žárovkami – od klasického tvaru A55 přes B35 až po přímou náhradu nejpoužívanější halogenové žárovky s paticí GU10.

V dnešní době můžeme na trhu najít náhradu klasické žárovky s příkonem až 40W (světelný tok asi 470lm). Na konci tohoto roku již bude možné běžně zakoupit náhradu klasické žárovky 60W a během roku 2011 bude na trhu k dostání konečně také náhrada 100W klasické žárovky.

U reflektorových žárovek jsme v některých případech již schopni najít náhradu za 50W žárovku (například reflektorová žárovka typu NR63), v některých případech náhradu za 35W žárovku (například žárovka s paticí GU5,3).

Většina výrobců LED žárovek určených k nahrazení klasických žárovek tvaru A55 volí umístění jednotlivých LED čipů na destičce uzavřené pod matnou baňkou. Toto řešení má omezený vyzařovací úhel na 180°.

Moderním řešením je využití technologie vzdáleného luminoforu a umístění výkonových diod na úzkém podstavci v prostoru pod matnou baňkou, kterou tak lze vyrobit ve tvaru umožňujícím zvětšení vyzařovacího úhlu např. na 250° a přiblížení vlastností této LED žárovky vlastnostem klasické žárovky, jak ji známe.

Různé tvary LED žárovek

Na co si dát pozor?

Životnost
Dnes i malé dítě ví, že LED mají dlouhou životnost … na trhu najdeme u na první pohled stejných LED žárovek zmínky o životnosti 25.000 hodin, 45.000 hodin, ale i 100.000 hodin … málokdo už ale ví, co tyto údaje znamenají. Ani ne tak kvůli nedostatečným znalostem, ale především proto, že většina výrobců jednoduše informaci o tom, co jimi udaná životnost znamená a co se s LED žárovkou po jejím uplynutí stane, neuvádí.

Renomované firmy nejčastěji uvádějí střední dobu života, často označovanou jako B50L70, protože jde o dobu, po níž bude fungovat 50% světelných zdrojů a jejich světelný tok bude mít hodnotu 70% původního světelného toku.

I v případě, že víme přesně, co udávaná životnost znamená, musíme si uvědomit veškeré souvislosti. Pokud budeme mít dvě LED žárovky a jedna z nich bude mít střední dobu života 25.000 hodin a druhá 45.000 hodin, pak je velmi pravděpodobné, že žárovka s nižší životností pracuje s vyšším řídicím proudem diodou, a má tak vyšší světelný tok (v jednom skutečném případě je to 470lm oproti 280lm). Na druhou stranu díky tomu bude degradace jejích čipů rychlejší.

Teplota chromatičnosti
Teplota chromatičnosti vyjadřuje barevný vjem z prostředí osvětleného daným zdrojem. Obecně platí, že teple bílé světlo (2.700 až 3.000K) a velmi dobrý index podání barev jsou vhodné pro navození příjemné atmosféry v domácnosti, případně v aplikacích v pohostinství. LED s teplým bílým světlem a kvalitním indexem podání barev je náročnější vyrobit a jejich účinnost je výrazně nižší než v případě LED se světlem chladným (4.000 až 6.500K).

Právě nízká účinnost čipů s teplým bílým světlem vedla k implementaci technologie výroby světelných zdrojů s teplým bílým světlem s využitím tzv. vzdáleného luminoforu. Při jeho použití vytváříme bílé světlo pomocí velmi účinných modrých LED čipů a konverze modrého světla na bílé přes žlutý luminofor, který je nanesen na vnitřní baňce obklopující čipy.

LED žárovka nahrazující klasickou 60W žárovku

Vyrobit velké množství LED čipů s naprosto totožnou teplotou chromatičnosti není možné – v rámci výrobních sérií dochází u jednotlivých čipů k rozdílům. Podle velikosti těchto rozdílů jsou čipy rozdělovány do jednotlivých skupin. Čím je menší rozdíl, tím dražší je daná várka. Tato vlastnost je důležitá především v případě, kdy chceme použít v jedné aplikaci větší množství LED žárovek či svítidel – barevné rozdíly jednotlivých svíticích bodů jsou velmi zřetelné. Výrobky renomovaných výrobců se vyznačují tak vysokou konzistencí teploty chromatičnosti, že větší celky LED bodů působí naprosto jednotným barevným dojmem.

Věrohodnost parametrů
U všech světelných zdrojů platí vzhledem k vlastnostem jednotlivých fyzikálních veličin, že se světelný výkon všesměrových zdrojů udává pomocí světelného toku v lumenech [lm]. Světelný tok udává světelnou energii vyzářenou světelným zdrojem (v jakémkoli směru) za jednu sekundu. U směrových (reflektorových) zdrojů se udává pomocí svítivosti v kandelách [cd]. Svítivost totiž udává prostorovou hustotu světelného toku zdroje v daném směru. Pokud tedy výrobce udává pro směrový zdroj hodnotu světelného toku, jsou jeho informace zavádějící a snižují možnost zákazníka udělat správné rozhodnutí. V příštím díle tohoto seriálu se podíváme na možnosti, které nám již nyní přinášejí LED svítidla v interiérovém i exteriérovém osvětlení.

Ing. Antonín Melč a Ing. Hynek Bartík
Philips ČR s.r.o.