LED pásky
Z Wikina
LED pásky (světelné pásy) jsou úsporné světelné zdroje na bázi LED diod, zpravidla napájené stejnosměrným napětím 12 voltů.
Tento článek se zabývá pouze bíle svítícími pásky. Barevné pásky se používají pro stylizaci okolního prostředí a vymykají se rozsahu tohoto článku, i když většina probírané problematiky je pro ně společná.
Obsah |
Podle čeho vybírat LED pásky
Barevná teplota
Obecně jsou na trhu dva typy pásků: se studeným nebo s teplým světlem. Pro domácí prostředí (typicky kuchyňské podhledy) jsou vhodnější pásky s teplým světlem. Tam kde potřebujete upoutat pozornost očí (typicky výlohy prodejen) je lépe použít studené světlo. Širšího barevného spektra lze dosáhnout kombinací teplých a studených pásků, nalepených podélně vedle sebe.
Odolnost proti vodě
Pro suché a bezprašné prostředí (vitríny, výlohy) není obvykle potřeba nějaká speciální ochrana světelných zdrojů. Můžete bez obav použít obyčejný pásek. I když typické 12V napájecí napětí je bezpečné, je vhodné nad kuchyňskou linkou použít voděodolný nebo ještě lépe vodotěsný LED pásek, popř. použít obyčejný LED pásek umístěný v těle (v krytu) svítidla (podobně jako když provozujete zářivku nebo žárovku). Za tím účelem se vyrábějí profilové hliníkové lišty s krytem.
Svítivost
Je dána hustotou rozmístění LED diod na pásku. Tak například pro nejčastěji používaný pásek pro příkon 12 až 15 wattů na 1 metr délky vychází 60 LED diod (6 LED diod na 10 cm). Hustší rozmístění LED více zahřívá celý pásek (nezbytný odvod tepla). Nižší hustota se obvykle používá pro úspornější provoz (noční osvětlení chodeb apod.).
Cena a komfort napájení
Obyčejné LED pásky obsahují pouze LED diody a ochranné odpory. Takové LED pásky je vhodné napájet ze spolehlivého zdroje napětí (typicky 12 V), nejlépe alespoň částečně stabilizovaného.
Na dražších LED páskách najdete měniče - integrované obvody, zapojené jako proudové zdroje. Ty se starají o maximální povolený výkon LED diod a zachovávají ho i při kolísání napájecího napětí. Princip zapojení proudového zdroje chrání LED pásek před přetížením a tím přes únavou LED diod přehřátím. Jinak by se zkrátila životnost LED diod. To by se po čase projevilo nižší svítivostí (při stejném příkonu).
Instalace
- Je samolepicí fólie na spodku pásku dostatečně kvalitní?
Neodlepí ani se po čase, i když je pásek nalepen na tepelně nevodivém podkladu? - Poradí/pomůže vám prodejce s instalací?
Opatří LED pásek potřebné délky konektory? - Dodá vám prodejce zároveň vhodný napájecí zdroj?
Napájecí zdroj by se neměl zahřívat, měl by být miniaturní a neměl by spotřebovávat pro svoji vlastní funkci příliš mnoho energie.
Instalace na hořlavé materiály
I když LED pásek může být velmi kvalitní, nikdy nemůžete vyloučit výrobní vadu. Nejen LED pásku, ale i napájecího zdroje. Vždy existuje pravděpodobnost, že v nějakém místě LED pásku může dojít k lokálnímu přehřátí (poblíž místa napájení). Proto je lepší nelepit pásek na hořlavé materiály přímo, ale použít hliníkovou lištu, která oddělí přímý kontakt pásku od podkladu a také odvede přebytečné teplo. Nejkritičtější místo pásku je v počátku napájení. Zvláště u delších pásků protéká páskem vysoký proud, který může být příčinou přehřátí. Aby se eliminoval vysoký proud extrémně dlouhým páskem, a zejména při použití na hořlavých materiálech (není-li jiné vyhnutí), je lepší napájení rozdělit do kratších úseků, např. po dvou metrech. Jako limit pro trvalý provoz (s chlazením = s nalepením na tepelně vodivý podklad) se považuje souvislá délka pásku maximálně 5 metrů (tj. maximálně 10 metrů při napájení z obou stran). Pro občasný provoz lze jít až do souvislé délky 6 metrů, ale to již hraniční limit.
Hliníkový profil zároveň prodlouží životnost LED pásku, protože pomůže k chlazení čipů diod. Pokud to montážní výška hliníkového profilu nedovoluje, použijte alespoň hliníkový pásek, nebo jiný druh plochého kovového materiálu, který je schopen odvést a rozptýlit teplo.[1]
Kvalita
Aspekty kvality jsou sice uvedeny útržkovitě na různých místech tohoto článku, ale pro přehlednost uvádíme vše pohromadě.
- Garantovaná svítivost - je časový údaj, který říká, po jak dlouhou dobu budou LED pásky svítit podobně (uvádí se pokles svítivosti za určitý čas). Laciné pásky totiž nepoužívají kvalitní LED diody. Při jejich zatížení na maximální možnou hranici dojde k tomu, že za cca 2 až 6 měsíců začnou svítit slaběji, i když budou spotřebovávat stejné množství energie.
Ke stejnému konci se však můžete dostat i s pásky hustě osazenými kvalitními LED diodami, které nebudou mít dostatečný odvod tepla. Svítivé diody se budou přehřívat (jejich polovodičový přechod se "vypálí") a projeví se to ztrátou svítivosti. - Kvalitní samolepicí fólie - která se ani po čase neodlepí. Faktory, které nejvíce působí na samolepicí fólii jsou především stárnutí a tepelné namáhání od zahřívajících se LED diod.
Výhody a nevýhody LED pásků
Klady
- Velmi nízká spotřeba energie.
- Jednoduchá instalace (nalepením pomocí samolepicí fólie, která je součástí pásku).
- Jednoduchá volba délky světelného zdroje (prostým ustřižením pásku na potřebnou délku). Typicky lze stříhat po 5 cm.
- Okamžité rozsvícení (oproti zářivkám nebo úsporným žárovkám).
- Možnost regulace výkonu světla (u obyčejných pásků).
- Světlo emitované prostřednictvím LED pásků nebliká v rytmu síťové frekvence 50 Hz tak jako žárovky nebo zářivky, které jsou napájeny střídavým napětím, tj. světlo je pro oči příjemnější.
- Bezpečné napájecí napětí (zpravidla 12 V)
- Instalace i na hořlavé materiály (dřevěné skřínky a poličky, kuchyňské podhledy, ...), což je velkou výhodou oproti vestavěným halogenovým žárovkám v nábytku, kde je špatné chlazení bylo již příčinou řady požárů.
Poznámka: Nedoporučuje se přímo nalepovat LED pásky na hořlavé materiály, ale použít hliníkové lišty (viz Instalace).
Zápory
- LED diody mají barevnou charakteristiku světla ve výrazně užším pásmu než je běžné denní světlo nebo světlo vyzařované žárovkami.
- Výkonnější LED pásky se zahřívají a proto potřebují alespoň mírné chlazení (nalepením na tepelně vodivý podklad - např. na ozdobnou hliníkovou lištu).
- Potřeba vhodně dimenzovaného adaptéru - LED pásek nelze připojit přímo na síťové napětí 230 V~.
- Běžné LED pásky nedosahují tak velkého světelného toku jako lineární zářivky. Proto je potřeba použít buď pásek s vyšší hustotou LED čipů nebo položit několik běžných LED pásků paralelně vedle sebe. Oba případy vyžadují dostatečnou chladicí plochu.
Typické obavy
Připojení napájecího napětí (připájení vodičů od zdroje) může některým uživatelům činit potíže. Proto pokud si nejste jisti, že zvládnete propojení zdroje a LED pásku, požadujte po prodejcích napájecí zdroje a LED pásky zakončené konektory.
Pásky s vyšším výkonem (s hustěji osázenými LED diodami) není doporučeno přímo nalepovat na hořlavé materiály. Vhodnou podložkou jsou různé hliníkové lišty, profily nebo žlábky tvaru U, které trvale odvádějí teplo vyprodukované LED diodami. Dřevo a plasty jsou tepelně špatně vodivé materiály a nestačí přebytečné teplo odvádět. Někteří obchodníci prodávají duralové žlábky moderního designu přímo určené pro LED pásky.
Napájení LED pásků
Napájecí adaptéry
LED pásky se obvykle napájejí napěťově. Tj. adaptérem s konstantním výstupním stejnosměrným napětím, typicky 12 V. Každý typ LED pásku má uvedenou proudovou spotřebu (v miliampérech) na 1 metr délky. Podle toho je potřeba výkonově dimenzovat napájecí zdroj. Nejlépe s rezervou cca 20 až 25 %.
Jako síťové napájecí zdroje se doporučuje používat moderní spínané typy (nikoliv transformátorové), protože mají větší účinnost. Spínané adaptéry s obzvlášť vysokou účinností (nad 85 %) se velmi málo zahřívají (podobně jako některé notebookové adaptéry), protože jsou postavené s kvalitnějšími součástkami (např. spínací tranzistory MOSFET s velmi nízkým odporem v sepnutém stavu - řádově miliohmy, kondenzátory s vyšší provozní teplotou anebo lepším obvodovým řešením na bázi specializovaných integrovaných obvodů). Takové adaptéry se hodí i pro vestavbu do dřevěného nábytku.
Obecně se tedy vždy vyplatí kupovat kvalitní adaptéry s vyšší spolehlivostí, protože budou připojeny pravděpodobně trvale. Parametry adaptérů/zdrojů ve zkratce (jak již bylo uvedeno výše):
- vyšší účinnost (méně se zahřívají)
- odolnost proti zkratu na výstupu
- pracují i při nepřipojené zátěži
- mohou být trvale připojeny
- vše je vyváženo vyšší pořizovací cenou oproti běžným adaptérům
Proudové napájení (zdroj konstantního proudu) se pro LED pásky nehodí. Pásek je obvodově rozdělen na menší samostatné úseky, které jsou propojeny paralelně. Při náhlé (potencionální) poruše (vyhoření) jedné LED by se proudový zdroj snažil do zbylých LED stále dodávat stejný proud, tím by stouplo proudové zatížení na každou LED diodu (proud přerozdělený do menšího počtu LED diod). Důsledkem toho by sice byla dočasná vyšší svítivost, zato neúměrně kratší životnost a zejména nebezpečí, že odejde další dioda, která nevydrží výkonové namáhání. Při poruše další LED by lavinovitě odešel celý LED pásek.
Solidní prodejci by měli mít v sortimentu adaptéry, které se příliš nezahřívají (s vyšší účinností) a jsou vhodné pro napájení LED pásků. Při prodeji by vám měli být schopni doporučit vhodný výkonový typ na základě instalované délky pásku.
Konektory
Konektory se obvykle používají dvojího typu. Mezi páskem a adaptérem (zdrojem) a pro spojování jednotlivých částí pásků.
Zvláště u delších LED pásků (metry) prochází přívodními kabely značný proud. Z důvodu eliminace přechodových odporů v konektorech je spolehlivější celou sestavu zdroje s páskem pečlivě sletovat jako nerozebiratelnou (pozor na studené spoje). Přechodový odpor narůstá v konektorech, především díky stárnutí povrchové úpravy pinů, často urychlovanou agresivním prostředím v kuchyni (výpary). Napájecí konektor se zahřívá, protože v místě největšího přechodového odporu se adekvátně vytváří největší tepelná ztráta.
Souvislá délka pásku
Dbejte na to, aby delší úseky LED pásků byly rozděleny na kratší o maximální souvislé délce 5 metrů. A k těmto kratším úsekům přivést samostatné napájení. Lze to vyřešit tak, že je-li nutné mít souvislý kus 10 metrů (máte-li dostatečně silný zdroj), je třeba k němu přivést napájení z obou stran - pozor na dodržení polarity! Jiným řešením je zapojit shodné úseky do série a přivést násobně vyšší napětí. Např. dva úseky napájet 24 V, čtyři úseky 48 V.
Výpočet napájení
Ilustrativní příklad je připraven pro délku 2 metry nejobvyklejšího LED pásku 12 W/m, s napájením 12 V.
- Příkon pásku: 12 W/1 metr délky
- Spotřeba proudu na jeden metr délky: 12 W / 12 V = 1 A = 1000 mA
- Pro pásek délky 2 metry bude
- výkon: 2 metry × 12 W/m = 24 W
- proud: 24 W / 12 V = 2 A = 2000 mA
- proudová rezerva (zvoleno 25 %): 2 A × 1,25 = 2,5 A
- Napájecí zdroj:
- musí být schopen dodat proud minimálně 2,5 A
- výstupní výkon minimálně 30 W
- zdroj by měl být dimenzován na příkon (účinnost 75 %): 30 W / 0,75 = 40 W
Životnost
Životnost LED pásku prodloužíte jednoduše: snížíte jemně napájecí napětí, stačí o 0,5 až 1 volt. Jak to udělat? Některé napájecí zdroje mají trimr pro dostavení výstupního napětí, například 12voltový zdroj může mít rozsah regulace třeba od 11 do 13 V. To jaké vhodné i v případě, že byste měli zdroj, který by při 12 V pracoval na 100 % jmenovitého výstupního výkonu. Zároveň s páskem pak prodloužíte život i spínanému zdroji.
Využijte tedy této vlastnosti. Jas pásku se neznatelně sníží. Klesne také spotřeba. Tím také klesne teplota čipů a tepelné namáhání pásku se zmenší. Můj kolega, který se zabývá instalacemi, dokonce jednou viděl (zřejmě nekvalitní) pásek teplem odlepený od hliníkové lišty a prověšený nad kuchyňskou linkou. Tak vysokou teplotu produkovaly LED čipy.
Úspora energie
LED pásky lze provozovat trvale i pod nižším napětím. Např. pokud pásek o jmenovitém výkonu 12 W/metr budete místo 12 V napájet jen 9 V, jeho spotřeba klesne až na čtvrtinu. To je vhodné na osvětlení míst, kde tak často nechodíte. Tento světelný výkon bohatě stačí na přisvětlení chodeb atd.
Odkazy
Reference
Související témata
Literatura
- en: Reliability and Lifetime of LEDs (Application Note), Osram, 2013
