Źródła światła oraz oprawy oświetleniowe LED to technologie, które w ostatnich kilkunastu latach przeżywają niezwykle dynamiczny rozwój. Nowoczesne źródła światła LED charakteryzują się wysoką jakością, bardzo dobrymi parametrami i dają duże spektrum możliwości kreowania oświetlenia.
Nowoczesne źródła światła LED
Zarówno oświetlenie do użytku profesjonalnego, jak i mieszkaniowe zostało obecnie zdominowane przez różnego typu źródła światła LED (ang. Light Emitting Diode). W odróżnieniu od wcześniej stosowanych technologii, źródła światła LED mają bardzo elastyczną strukturę zasilania i montażu. Możliwości ich rozmieszczania, a tym samym kształtowania świecącej powierzchni, są w zasadzie nieograniczone. Diody LED występują pojedynczo, w zestawach na płytkach, jako plastry z charakterystyczną żółtą powierzchnią, a także są montowane na paskach z tworzywa FR-4, tworząc popularne paski LED do przyklejania bezpośrednio na wybranej powierzchni lub montażu w profilach aluminiowych. Dodając do tego łatwość sterowania, możliwość zmiany barwy światła, jego intensywności oraz programowania oświetlenia w czasie, otrzymujemy pełne spektrum zalet wynikających ze stosowania w oświetleniu tej technologii.
Źródła światła LED – kluczowe parametry
Źródła światła LED charakteryzują się wysoką trwałością, która jest nieporównywalna do poprzednich technologii i znacząco je przewyższa. Sama dioda jest w stanie emitować światło przez ponad 100 000 godzin, jednak niezbędny osprzęt sterujący (układy elektroniczne zasilania) takiej żywotności gwarantować niestety nie mogą. Dlatego wprowadzono współczynnik L**B** który określa, po jakim czasie strumień świetlny obniży się na tyle, aby była wskazana wymiana źródła światła na nowe. Wskaźnik pokaże też pewien procent źródeł światła, które przestaną prawidłowo funkcjonować.
Kolejną cechą przemawiającą za stosowaniem oświetlenia wykorzystującego źródła światła LED jest energooszczędność. Porównując wydajność świetlną żarówki 10–15 lm/W lub świetlówki kompaktowej 50–70 lm/W z obecnie stosowanymi rozwiązaniami LED, których wydajność użytkowa przekracza 200 lm/W, można zauważyć, że oszczędności w zużyciu energii elektrycznej mogą być nawet ponad 13-krotne większe w porównaniu do tradycyjnej żarówki. W obecnej sytuacji energetycznej takie obliczenia nabierają szczególnego znaczenia i nie można ich bagatelizować.
Od 1 września 2021 roku wiele uwagi poświęca się pokazywaniu wydajności energetycznej źródeł światła jako ich głównego parametru. Wynika to z faktu wprowadzenia w tym dniu Rozporządzenia delegowanego Komisji (UE) 2019/2015 mówiącego m.in. o etykietach energetycznych źródeł światła, przedstawionych w nowej skali od A do G. W porównaniu do poprzednich etykiet z 2012 roku, przy ustalaniu klasy energetycznej uwzględnia się wiele dodatkowych parametrów, takich jak rodzaj zasilania, wskaźnik oddawania barw czy kierunkowość świecenia. Dodatkowo rozporządzenie ustala dolny limit sprawności źródła światła, w wyniku którego starsze rozwiązania żarowe, a nawet niektóre źródła światła LED z pierwszych generacji, nie będą mogły być dłużej wprowadzane do sprzedaży.
Źródła światła LED vs tradycyjne rozwiązania
Zwolennicy żarówek podkreślają, że technologia bazująca na żarzeniu drucika wolframowego jest najbardziej naturalnym źródłem światła dla ludzkiego organizmu, gdyż wywodzi się bezpośrednio z naturalnych źródeł wykorzystujących spalanie (świeca czy lampka oliwna). Jako dodatkową zaletę tej technologii wskazują niskie tętnienie światła przy zasilaniu z sieci. Jednak biorąc pod uwagę obecnie obowiązujące ceny prądu, należy zauważyć, że używanie takich źródeł światła jest bardzo kosztowne i warto zastanowić się nad zamianą wszelkich źródeł żarowych na źródła światła LED. Tym bardziej, że wprowadzone niedawno przepisy regulują parametry zasilaczy stosowanych w LED-ach, prowadząc do znaczącego ograniczenia migotania (Pst LM) oraz efektu stroboskopowego (SVM). Dodatkowo coraz więcej producentów oferuje źródła światła LED z podwyższonym do ponad 90 wskaźnikiem oddawania barw, co czyni je jeszcze bardziej zbliżonym do naturalnego światła dziennego.
Oprawy oświetleniowe LED
Wykorzystanie technologii oświetlenia LED można obecnie podzielić na trzy segmenty:
- źródło światła LED lub pakiet LED,
- zasilacz źródła LED,
- oprawa oświetleniowa zawierająca zasilacz i źródło LED.
Nowe, bardziej wydajne rozwiązania oświetleniowe, to nie tylko sam świecący moduł półprzewodnikowy, a cały zestaw podzespołów zaprojektowanych dokładnie do wskazanej oprawy. Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jak wiele parametrów trzeba obliczyć, aby oprawy oświetleniowe LED mogły prawidłowo pracować przez wiele lat. Dioda LED ma właściwą sobie charakterystykę pracy i musi mieć zapewnione odpowiednie chłodzenie, aby temperatura na złączu p-n nie przekraczała dopuszczalnych wartości. Podstawowym elementem odprowadzającym ciepło jest radiator w postaci dodatkowego elementu lub obudowy oprawy.
Nie bez wpływu na pracę i parametry cieplne LED jest ich zasilacz. Najczęściej dostarcza on energię jednocześnie do zestawu wielu LED więc jego moc, prąd i napięcie muszą być precyzyjnie dobrane do liczby LED-ów i ich parametrów pracy. Dążąc do maksymalizacji wydajności świetlnej nie można zapomnieć o tym, że trwałość przesterowanej diody LED (zasilanej zbyt wysokim prądem lub napięciem) ulegnie znaczącemu skróceniu i może skutkować dodatkowymi efektami ubocznymi. Często spotykanym efektem takich źle dobranych parametrów zasilania i/lub słabego chłodzenia jest, oprócz szybkiej utraty strumienia świetlnego (jasności świecenia), zmiana temperatury barwowej CCT i/lub jednolitości barwy (podawanej w elipsach McAdama). Oba te techniczne określenia w praktyce odczuwa się jako wrażenie, że światło, np. początkowo białe, stopniowo traci moc i nabiera odcieni koloru żółtego lub zielonego, w zależności od stopnia uszkodzenia luminoforu (czynnika generującego światło) w diodzie LED. Niestety proces ten jest nieodwracalny i nawet wymiana zasilacza na znacznie lepszy nie przywróci wydajności i początkowej barwy światła LED.
Źródła światła LED stosowane w mieszkaniach
Wyrób, który bezpośrednio kojarzy się z oświetleniem domowym, to ten z trzonkiem G9, GU10, E14 bądź E27 sprzedawany w opakowaniu z etykietą energetyczną w skali od A do G. Tego typu źródła światła LED umieszczane są w oprawach przenośnych, kinkietach, plafonach czy żyrandolach. Biorąc pod uwagę, że zasilacz ma w tych produktach bardzo mało miejsca, a oddawanie ciepła z diod i elektroniki jest kluczowe dla trwałości, całość podzespołów musi spełniać bardzo wysokie wymagania jakościowe. Ponadto uwzględniając wytyczne Dyrektywy 2014/30/UE mówiącej w uproszczeniu o tym, że urządzenia elektryczne muszą być odporne na zakłócenia oraz nie mogą emitować zakłóceń do sieci zasilającej podczas działania, wytworzenie urządzenia oświetleniowego staje się bardzo skomplikowanych procesem.
Mniej widocznymi źródłami światła są te zainstalowane na stałe w oprawach oświetleniowych. Najczęściej są to zespoły diod LED zamocowane na paskach z tworzywa sztucznego lub na płytkach PCB. W zależności od przeznaczenia opraw oświetleniowych diody mogą emitować światło białe w odcieniu ciepłym (poniżej 3300 K), neutralnym (3300 do 5300 K) lub zimnym (powyżej 5300 K). Dostępne na rynku modele opraw umożliwiają sterowanie diodami z poszczególnych sekcji, pozwalając mieszać barwy światła białego zmieniając intensywność świecenia poszczególnych diod, co prowadzi do ustawienia pożądanego odcienia światła białego. Sterowanie może odbywać się za pomocą przełącznika zamontowanego na ścianie bądź w oprawie, pilota lub aplikacji w smartfonie. Ostatnie z wymienionych rozwiązań jest najwygodniejsze i umożliwia m.in. programowanie czasu włączenia i wyłączenia oświetlenia w domu, a także symulowanie obecność domowników, aby zapobiec włamaniom.
Efekty dekoracyjne można uzyskać, gdy diody białe uzupełni się o te świecące w kolorach RGB (ang. Red Green Blue). Aby uzyskać efekt kolorowego świecenia nie trzeba montować dodatkowych trzech diod. Jednobarwny chip LED zastępuje się małym (5 x 5 mm) z wmontowanymi diodami RGB+W. Najprostszym tego typu systemem są paski RGB oferowane w blistrach zawierających zasilacz, pasek LED oraz sterownik w jednym opakowaniu.
Podsumowanie
Oświetlenie LED daje wiele możliwości kreowania otaczającego użytkowników świata zarówno w przestrzeniach publicznych, jak i w prywatnych mieszkaniach. Niezależnie od formy opraw oświetleniowych, ich technologii czy możliwości sterowania zawsze warto wybierać produkty o przemyślanej konstrukcji zapewniające, oprócz atrakcyjnej formy, dobre odprowadzanie ciepła ze źródeł i zasilacza. Oprawy z dobrze opracowanym zasilaczem i zespołem diod LED gwarantują stabilną pracę przez długie lata, przy zachowaniu energooszczędności i niezmiennych parametrów świetlnych.
Publikacja artykułu: marzec 2024 r.
