Základné poznatky o LED

LED svetelné zdroje a ich napájanie

Stručný prehľad

Počas minulých rokov bol zaznamenaný mimoriadny nárast vývoja v oblasti LED technológií, preto sa LED svetelné zdroje stali čoraz častejšou a efektívnejšou náhradou za “klasické” svietidlá. LED svetelné zdroje sú bezúdržbové 5 – 15 rokov, a k poskytnutiu rovnakého svetla spotrebujú v porovnaní ku klasickým žiarovkám 10 – 30% energie. Hlavným dôvodom tejto malej spotreby je predovšetkým fakt, že LED svetelné zdroje vyžarujú minimálne množstvo tepla a veľkú časť energie premieňajú na svetlo.

Základné poznatky o LED technológii

Slovo LED pozostáva z počiatočných písmen Light Emitting Diode. V princípe to znamená dióda produkujúca svetlo. Takáto dióda je polovodič, na ktorý keď pripojíme príslušný zdroj elektrického napätia, uvoľňuje sa v nej energia na atomárnej báze v podobe svetla.

Svetlo z diód je obvykle vyžarované do priestorového uhla 140°. Tento uhol je možné rôzymi optickými korekciami zmenšiť, resp. smerovať.

Podmienky pre fungovanie LED

LED diódy sú mimoriadne náchylné na prevádzkové podmienky, napätie, prúd, teplotu. Pre ich stabilné a spoľahlivé fungovanie je potrebné preto dbať na stabilné napätie, ako aj na ich chladenie.

Priepustné napätie pre LED diódy (pri nich dióda svieti) je v rozshu cca 3,4 až 4,2V. Často sa tiež hovorí, že LED nevyžaruje teplo. Aby sme to upresnili, aj LED vyžaruje teplo, ale voči klasickým žiarovkám, ktoré sú v prvom rade žiariče tepla, je ich vyžarovanie zanedbateľné. Správne vyhotovené LED svietidlo by sa nemalo nahriať na väčšiu teplotu, ako je 40 - 60 C°. Samozrejme, dokáže fungovať aj pri dvojnásobnej teplote, ale jej životnosť sa rapídne znižuje až na cca 10% z jej pôvodnej životnosti.

LED svietidlá s normovanými závitmi

Týmito LED svietidlami pre striedavé napätie (230V) je možné bez akýchkoľvek ďalších doplnkov jednoducho nahradiť staré žiarovky s veľkými (E27) alebo malými (E14) závitmi.

Flexibilné LED-pásy

Flexibilné LED pásy a výkonové LED (Power LED) je možné nakupovať po metroch, resp. kusoch. Keďže ich výkony závisia od dĺžky led pásov, resp. počtu a zapojenia výkonových LED, pre každý prípad je vhodný iný napájací zdroj MeanWell. V nasledovnom texte sa pokúsime načrtnúť základné postupy pri riešení napájania pri jednotlivých zapojeniach.

Drvivá väčšina bežne dostupných LED pásov je napájaná 12V. Dôvod pre takéto napájanie je mimoriadne jednoduchý. Ako sme si už skôr písali, LED začínajú “svietiť” pri cca 3,5V, to znamená, že na 1ks LED pripadá práve 3,5V (nezávisle od jej veľkosti a zaťažiteľnosti). LED pásy sú zložené z jednotlivých modulov, kde každý jeden modul je zložený z 3ks sériovo zapojených LED a z 1ks rezistora (elektrický odpor), ktorý je tiež k nim zapojený do série. Z  hľadiska napájania to znamená toľko, že takto zapojené LED potrebujú 3x 3,5V, čo je 10,5V. K nim zapojený rezistor je dimenzovaný tak, aby naň pripadalo 1,5V, čiže takýto modul je možné napájať z 12V (3x3,5V + 1,5V = 12V).

Bežne dostupné LED pásy je možné kupovať teoreticky v ľubovoľnej (!!!) dĺžke. Je ich možné strihať, samozrejme, vždy po nejakom module (nestriháme časti modulov). Táto možnosť strihania je obvykle označená aj na LED pásoch. Existujú aj LED pásy napájané 5V, v takýchto prípadoch modul pozostáva z 1x LED a 1x rezistor (3,5V + 1,5V = 5V). Je zjavné, že takéto zapojenie má podstatne nižšiu účinnosť ako pri 12V LED páse.

Pre jednoduhšie uchytenie výrobcovia pridávajú na zadnú časť LED pásu aj lepiacu pásku.

Napájanie LED

LED pásy sa napájanú výhradne napäťovými zdrojmi. Dostupné LED pásy sú v prevažnej väčšine uspôsobené pre napájanie z 12V. Môžeme povedať, že nami distribuované zdroje MeanWell rady S-, RS-, DR-, MDR-, ES-, GS-, LPV-, ELN-, CLG- alebo HLG-  s výstupným napätím 12V sú na tento účel vhodné.

Medzi základné parametre, ktoré uvádza výrobca LED pásov, patrí aj údaj W/m. Tento údaj hovorí o pripadajúcom príkone na 1 bežný meter pásu. Štandardne je táto hodnota 5W/m (čiže pre 1m potrebujeme zdroj 5W, pre 2m je to 2x5W = 10W atď), ale nájdeme na trhu aj pásy s údajom 7W/m alebo 3W/m. Pri voľbe napájacieho zdroja počítajme aj s miernou rezervou (cca 10-15% z výkonu zdroja), čiže na 15W použime napr. 18W zdroj LPH-18-12 (min. 16,5W) atď.

POZOR na LED pásy, ktoré sú dlhšie než 5m. Takého pásy je potrebné rozdeliť na viac kusov, aby ich jednotlivé dĺžky neprekročili už spomínaných 5m. Dôvod pre toto delenie je jednoduchý. Pri LED pásoch dlhších než 5m je ich príkon najmenej 25W, čiže pri napájaní 12V tečie takýmto pásom prúd najmenej 2A (25W / 12V = 2,08A). Takýto prúd je už schopný poškodiť LED pás a roztaviť jeho vodiče.

Riadenie svietivosti LED pásov

LED potrebuje na svietenie napájanie 3,5V, resp. toto je to napätie, pri ktorom svieti s maximálnou intenzitou. Svetielkovať začne už pri cca 2,4V (pre každú jednu LED-ku je to individuálne). Pri väščom napätí než je 3,5V sa svietivosť LED výraznejšie nemení (nesvieti viac), na druhej strane, jej životnost sa drasticky znižuje. Cca pri 4,2V sa LED zničí v priebehu niekoľkých minút. Z tohto vyplýva, že pre riadenie svietivosti jednej LED využívame napäťový interval 2,4 až 3,5V. Na základe poznatku, že LED pásy sú tvorené 3x LED + rezistor, môžeme spočítať, že minimálnu svietivosť 3LED je potrebných 3 x 2,4V = cca 7V a me ich maximálnu sivetivosť 3 x 3,5V = 10,5V. Ak k tomuto napätiu pripočítame aj rezistor (1,5V), dostaneme interval od cca 8,5 – 12V. Toto je potrebný interval napätia pre reguláciu LED pásu.