Solar Technics Sp. z o. o. – Sp. k. ul. Rataja 21, Legnica
info@solar-technics.pl 76 847 92 22 +48 601 578 656

Baza wiedzy na temat oświetlenia LED


Co to jest dioda LED?

Można powiedzieć, iż dioda LED jest odwrotnością ogniwa fotowoltaicznego. Składa się podobnie jak ogniwo z półprzewodników p i n. Różnica polega na tym, że po dostarczeniu energii elektrycznej do diody LED następuje emisja fotonów i ciepła. Natomiast po dostarczeniu fotonów do ogniwa fotowoltaicznego następuje przepływ energii elektrycznej. Polska nazwa diody LED to dioda elektroluminescencyjna, co oznacza dioda emitująca światło, aczkolwiek potocznie używa się sformułowania dioda LED (skrót ten pochodzi z języka angielskiego od wyrażenia light-emitting diode). Prawidłowo powinno się więc używać nazwy po prostu „LED”, a nie „dioda LED”.

Jakie są zalety diod LED w oświetleniu?

W ostatnich kilku latach nastąpiła prawdziwa rewolucja w wytwarzaniu diod LED na potrzeby przemysłu oświetleniowego. Po pierwsze drastycznie staniały same diody LED. Po drugie wydłużyła się ich żywotność nawet do 150.000h. A po trzecie, dzisiejsze diody LED emitują więcej światła i mniej ciepła (jako strata), niż te produkowane jeszcze rok, dwa lata temu. Oznacza to, że przy poborze tej samej porcji energii elektrycznej (kWh), jaka była zużywana do zasilenia diody LED 2-3 lat temu, dzisiaj za tyle samo energii otrzymujemy o wiele więcej światła i nie potrzebujemy aż tak rozbudowanego chłodzenia, jak dotychczas. 

Czym jest skuteczność świetlna diody LED?

Jedną z najczęściej sprawdzanych właściwości urządzeń technicznych jest ich wydajność, czyli skuteczność świetlna diody LED oraz oprawy, czy żarówki LED. Wydajność źródeł światła określa się stosunkiem lumenów na 1 W (lm/W), czyli ilością strumienia świetlnego, jaki jesteśmy w stanie pozyskać z 1 W energii elektrycznej. Im ten wskaźnik jest większy, czyli im więcej lumenów z 1 W tym lepiej. Do roku 2015 skuteczność świetlna opraw LED nie przekraczała 80-90 lm/W. Dzisiaj najwydajniejsze oprawy LED przekraczają 120 lm/W i wskaźnik ten stale rośnie u producentów. Ilość lumenów z 1 W oznacza, że chcąc uzyskać oprawę LED ze strumieniem netto np. 5000 lumenów należy przy 100 lm/W pobierać aż 50 W mocy elektrycznej. Natomiast przy oprawie LED o wskaźników 120 lm/W wystarczy już tylko 41,6 W energii, aby osiągnąć 5000 lm. W zaokrągleniu można powiedzieć, że każdy jeden lumen z 1 W mniej, oznacza, że o 1% więcej energii dana oprawa LED pobiera z sieci, czyli jest wtedy o 1% mniej wydajna. Dobierając więc oprawę LED powinniśmy się zawsze kierować się wielkością lumenów z 1 W - najlepiej żeby miały minimum 120 lm/W.

Czy wskaźnik lumen z 1 W z diody LED to to samo co wskaźnik lumen z 1 W z oprawy LED?

Zdecydowanie NIE. Należy zwrócić uwagę, że każda oprawa LED ma swoją sprawność, która wynosi zwykle 60%-80%. Straty te są zużywane na zasilacz (ok. 10-15%), na soczewkę (8-12%) oraz na klosz, czyli dyfuzor (7-10%). A więc sama dioda LED może mieć skuteczność świetlną aż 160-180 lm/W, natomiast cała oprawa LED osiągnie już o ok. 30% mniej, czyli raptem 112 lm/W. Należy więc zawsze mieć na uwadze i sprawdzić, czy wskaźnik skuteczności świetlnej prezentowany przez producenta dotyczy samych tylko diod LED, czy też całej oprawy LED.

Co to jest trwałość diody LED?

Trwałość diody LED to czas przez jaki jest ona w stanie utrzymać swoje właściwości techniczne. Dioda LED w przeciwieństwie do typowych źródeł światła nie kończy swojego działania całkowicie, lecz w miarę upływu czasu traci swoją początkową jasność. Trwałość diody LED mierzy się poprzez ustalenie pewnego poziomu granicznego, poniżej którego przestaje ona spełniać wcześniej ustalone parametry techniczne i nadaje się do wymiany. Najlepsi producenci LED deklarują, że ich trwałość może przekroczyć nawet 100.000h, czyli blisko 25 lat świecenia (oprawa uliczna pracuje w roku ok. 4000h).
Niezwykle ważnym elementem wpływającym na trwałość diody LED jest system chłodzenia. Aby dioda LED i cała oprawa oświetleniowa pracowały długo muszą mieć zapewnione naturalne i dobrze zaprojektowane chłodzenie. Takim rozwiązaniem są np. żeberka aluminiowe, które są najprostszym i najtańszym rozwiązaniem. Oprawy LED ze słabym chłodzeniem, czyli np. z małą ilością żeberek, będą miały trwałość tylko ok. 50.000h, natomiast te oprawy, które mają system chłodzenia znacznie lepiej zaprojektowany wytrzymają 100.000h. Wykluczając diody LED okres trwałości 20-25 lat jest całkowicie niedostępny dla innych źródeł światła, w tym np. żarówki sodowe, które trzeba wymieniać zwykle raz na 1-3 lat.

Co to jest temperatura barwowa?

Barwa światła jest bardzo istotną cechą światła. Temperaturę barwową wyraża się w stopniach Kelwina (K). Im temperatura barwowa wyższa, tym światło jest bardziej niebieskie (zimne). Dla przykładu światło świeczki ma temperaturę barwową około 2000 K, a barwa światła dziennego to około 6500 K. Przyjmuje się, iż światło ciepłe ma temperaturę poniżej 3500 K (od jasno żółtego do pomarańczowego), natomiast światło zimne ponad 5300 K (jasno niebieski). Dzięki zastosowaniu oświetlenia LED o wyższej temperaturze barwowej osiągane parametry są bardziej zbliżone do światła dziennego niż przy oświetleniu pochodzącym z lamp sodowych. Jednakże zimna barwa światła powoduje, że użytkownicy dróg, czy placów mogą odczuwać dyskomfort.
Producenci ulicznych opraw LED przyjęli więc tzw. złoty środek barwowy, który wynosi 4000K i jest to barwa ciepła, żółto/biała, która jest neutralna dla odbiorcy i nie powoduje już żadnych negatywnych wrażeń.

Co to jest CRI (ang. Colour Rendering Index)?

CRI (ang. Colour Rendering Index) jest wskaźnikiem oddawania barw. Parametr ten przyjmuje wartości z zakresu od 0 do 100. Im wartość wskaźnika CRI jest wyższa tym przedmioty wyglądają naturalniej, gdyż ich barwy są lepiej oddawane. Lampy sodowe mają przeważnie niski współczynnik oddawania barw, zdecydowanie wyższe wartości CRI osiągane są oświetlenie LED. Wartość współczynnika CRI równa 100 oznacza ze przedmiot wygląda tak jakby był oświetlony światłem słonecznym. W praktyce oprawy LED charakteryzują się najczęściej CRI>70, czasami powyżej 80 lub 90.

Co to jest fotometria opraw oświetleniowych?

Pomiary fotometryczne wykonywane są, aby określić strumień świetlny oraz charakterystyki rozsyłu światła badanych źródeł światła i opraw oświetleniowych. Soczewki będące częścią oprawy oświetleniowej służą do rozsyłania, filtrowania lub przekształcania światła emitowanego przez diody. Soczewki w połączeniu z diodami decydują o kluczowych cechach oświetlenia takich jak m.in. sprawności. Ponadto układy optyczne pozwalają na precyzyjne oświetleniu pożądanego obszaru, a tym samym na ograniczenie poboru energii.