Ako interpretovať údaje o LED lampách
Tlačový servis / 03. 03. 2011, 00:00
LED lampy v súčasnosti nahrádzajú konvenčné žiarovky i kompaktné žiarivky (CFL) ako v domácnostiach, tak i v komerčnej sfére. Porozumenie údajom, ktoré sú prezentované v súvislosti s výkonom či životnosťou LED lámp, je kľúčom k voľbe tých správnych produktov.
Údaje o LED lampách je možné nájsť na ich balení alebo v priloženej dokumentácii. Niektoré informácie sú založené na preukázateľných faktoch, iné sú naopak iba marketingovým tvrdením, ktoré nemusí mať technické opodstatnenie. Mnoho globálnych značiek teraz bojuje o podiel na trhu LED svietidiel. Ceny padajú spolu s technologickým pokrokom, výrobné procesy sú efektívnejšie a do hry vstupuje ekonomika veľkoobjemovej produkcie a riadenia dodávateľského reťazca. Cena určitého produktu od serióznych výrobcov sa nebude líšiť o viac než ±20 %. Produkty od menej známych alebo dokonca neuvedených výrobcov môžu byť ponúkané výrazne lacnejšie. Je však logické, že aby mohli byť predávané za takto nízke ceny, musia obsahovať menej kvalitné materiály a komponenty – žiadnym iným spôsobom totiž nie je možné dosiahnuť výrazné úspory nákladov. Kvalita komponentov použitých v elektronických obvodoch LED lámp je kritická na stanovenie prevádzkovej životnosti produktu, takže pri neštandardne lacných výrobkoch môžete očakávať skorý výskyt porúch a teda i slabú návratnosť investície. Reputácia celého odboru LED svietidiel je závislá od pochopenia tejto argumentácie spotrebiteľmi.
Typická špecifikácia lampy zahŕňa menovitý výkon, jeho ekvivalent ku klasickým žiarovkám, úsporu energie oproti klasickým žiarovkám, prevádzkové napätie a frekvenciu, farbu svetla, index podania farieb, svetelný tok, prevádzkovú životnosť a typ zástrčky, do ktorej patrí. Údaje by mali vypovedať i o tom, či je lampa stmievateľná, a v prípade smerových lámp uvádzať taktiež svietivosť a vyžarovací uhol.
Classic A E27 10W teplá biela
|
Vlastnosti produktu |
|
|
Príkon |
10 W |
|
Napätie |
220 – 240 V |
|
Prevádzková frekvencia |
50 – 60 Hz |
|
Farba svetla |
Teplá biela – 3 000 K |
|
Index podania farieb (CRI) |
>80 |
|
Svetelný tok |
480 lm |
|
Svetelná účinnosť |
48 |
|
Životnosť |
35 000 hodín = 16 rokov* *pri 6 hodinách používania denne |
Obrázok 1: Typická tabuľka s údajmi o LED lampe
Menovitý výkon je množstvo elektrickej energie spotrebovanej pri prevádzke lampy na plný výkon, t. j. bez tlmičov svetla. Pokiaľ je lampa špecifikovaná ako stmievateľná, zvyčajne to znamená, že obsahuje štandardný tlmič svetla, ktorý sa predtým používal v klasických žiarovkách. I tie však do budúcnosti pravdepodobne nahradia dedikované tlmiče pre LED lampy, ktoré ponúkajú vyššiu efektivitu a lepšiu kontrolu nad osvetlením.
Európsky štandard č. 244 definuje ekvivalent výkonu LED lámp vzhľadom na klasické žiarovky. I malá zmena v prevádzkových podmienkach klasickej žiarovky má dramatický vplyv na jej svetelný výkon. Napríklad 5 % zníženie napätia sa prejaví 20 % redukciou svetelného toku. Rozdiely v sieťovom napätí, ktoré sú pomerne časté a normálne, tak výrazne pôsobia na výkon klasických žiaroviek. Pomer medzi menovitým výkonom LED lampy a ekvivalentným výkonom klasickej žiarovky sa v rôznych podmienkach líši, a preto by mal byť iba hrubým vodidlom. Lídri na trhu budú mať tendenciu uvádzať viac realistické a konzervatívne čísla. Spotreba energie klasických žiaroviek je typicky 3,5 – 5× vyššia než pri LED lampách. To je reálny údaj, ktorý zodpovedá vnímaniu spotrebiteľov. Niektorí z agresívnych nováčikov na trhu však uvádzajú pomer 10:1 i viac. Na také tvrdenia je potrebné hľadieť skepticky, pokiaľ nechceme byť výrobkom sklamaní.
Obrázok 2: Európsky štandard č. 244 špecifikuje ekvivalentný výkon
Najlepšie dnešné LED lampy ponúkajú oproti klasickým žiarovkám až 75 % úsporu energie. Presné číslo závisí od prevádzkových podmienok, ako je teplota okolitého prostredia, alebo či je používaný tlmič svetla. Pokiaľ nie je lampa využívaná na plný výkon, efektivita riadiaceho obvodu je pochopiteľne nižšia.
Farba svetla definuje farebnú teplotu svetla emitovaného lampou a vyjadruje sa na Kelvinovej stupnici. Farebnú teplotu viditeľného svetla je možné definovať ako „teplotu čierneho telesa vyžarujúceho svetlo s odtieňom, ktorý je porovnateľný so zdrojom svetla“. LED lampy sa spravidla triedia podľa toho, či vyžarujú „teplú bielu“ alebo „studenú bielu“ farbu svetla. Trocha mätúca je skutočnosť, že vysoké teploty farieb (okolo 5 000 °K a viac) sú klasifikované ako studené farby, pretože vytvárajú modrobiely odtieň, zatiaľ čo nízke teploty farieb (od 2 700 °K do 3 000 °K) sú označované ako teplé farby, lebo produkujú žltočervené svetlo. Jasné slnečné svetlo (napr. napoludnie) zodpovedá farebnej teplote okolo 5 500 °K.
Veľmi dôležitou charakteristikou, ktorú je nutné brať do úvahy pri výbere LED lampy, je jej index podania farieb (CRI). Ten popisuje, ako presne reprodukuje svetlo z lampy farby rôznych objektov v porovnaní s ideálnym alebo prírodným zdrojom svetla. V praxi sa predpokladá, že volfrámové halogénové žiarovky majú CRI vo výške 100. LED lampy založené na modrých čipoch s fosformi v dnešnom období dosahujú CRI približne 80. Akákoľvek nižšia hodnota už znamená, že zdroj svetla podáva skreslený obraz o farbách okolitého prostredia. Počas nasledujúceho roka až dvoch by malo byť možné dostať LED lampy s CRI až 98. Výkon farebného podania pri týchto lampách bude prakticky nerozpoznateľný od prírodného svetla a bude dosiahnutý vďaka použitiu technológie fialového čipu, ktorý vyvíjajú spoločnosti ako napr. Mitsubishi Chemical Corporation. Táto spoločnosť predáva LED lampy pod značkou Verbatim.
Obrázok 3: Technológia fialového čipu od Mitsubishi Chemical Corporation výrazne zlepší index farebného podania LED lámp už v roku 2011.
Svetelný tok, meraný v lúmenoch, je množstvo svetla emitované lampou, alebo tiež jas. Pokiaľ ho vydelíme množstvom spotrebovanej energie, dostaneme údaj o efektivite lampy, ktorý je vyjadrený ako počet lúmenov na jeden watt. Len veľmi málo subjektov dodávateľského reťazca, vrátane koncových spotrebiteľov, vlastní zariadenie na meranie svetelného toku. Preto je dobré si pripomenúť, že renomované značky budú skôr uvádzať konzervatívne hodnoty. Pokiaľ narazíte na lampy, pri ktorých sa proklamujú výrazne nadpriemerné hodnoty, mali by ste platnosť takých údajov minimálne spochybniť.
Podobná situácia sa týka i prevádzkovej životnosti. Na rozdiel od konvenčných žiaroviek, ktoré zlyhajú náhle a celkom, potenciálne chybové stavy pri LED lampách môžu síce spôsobiť poklesy výkonu, ale málokedy dôjde k jeho úplnému výpadku. Z toho dôvodu je prevádzková životnosť LED lámp niekedy uvádzaná ako čas, ktorý uplynie než svetelný výkon klesne pod určitú úroveň, čo zvyčajne býva 70 % alebo 50 % pôvodného výkonu. V dokumentácii sa tento parameter označuje ako L70 alebo L50.
Životnosť samotného LED čipu závisí od prevádzkovej teploty, ktorá je priamo úmerná napätiu, ktoré aktuálne prechádza diódou. Zvýšením napätia prechádzajúceho diódou sa pochopiteľne zvýši svetelný výkon, ale zároveň i teplota, ktorá skráti prevádzkovú životnosť. Prevádzková životnosť sa obyčajne vypočíta z predpokladu, že teplota vnútri LED čipu je 25 °C, to však nemusí nutne korešpondovať so skutočnými prevádzkovými podmienkami v reálnom použití. LED čip môže pri tejto teplote dosiahnuť životnosť až 100 000 hodín, ale pri lacných výrobkoch sa môže teplota vyšplhať až na 150 °C, čo spôsobí zlyhanie lampy za omnoho kratší čas. Životnosť riadiacich obvodov je taktiež závislá od teploty. Termálna účinnosť je preto životne dôležitým faktorom v návrhu krytov LED lámp. Teplo musí byť efektívne rozptýlené preč od riadiaceho obvodu i celej LED lampy. To je jedným z dôvodov, prečo lampy rôznych typov môžu mať rôzne dlhú očakávanú životnosť, a to i vtedy, keď obsahujú úplne rovnaký LED čip a riadiacu technológiu. Čím väčšia lampa, tým jednoduchšie je udržať teplotu v prijateľnej norme, pretože teplo je možné rozptýliť na väčšej ploche.
Údaje o prevádzkovej životnosti môžu byť niekedy prehnané. I v tomto prípade platí, že renomované firmy budú chrániť povesť svojej značky a uvádzať skôr reálne čísla. Všetky zainteresované firmy sa snažia získať čo najväčší podiel na trhu, ale čím menej majú čo stratiť z hľadiska povesti svojej značky, tým viac bývajú optimistické v predpokladanej životnosti svojich výrobkov a skôr než relevantné dáta predkladajú výsledky neserióznych, narýchlo vykonaných testov, aby nimi svoje tvrdenia doložili.
Špecifikácie smerových lámp môžu navyše obsahovať dva ďalšie parametre. Prvý z nich je vyžarovací uhol svetelného lúča, ktorý sa spravidla nachádza v rozptyle 25° až 50°. Druhým parametrom je intenzita svetla. Tá je vyjadrená ako množstvo svetla emitované zdrojom svetla, ktoré pripadá na jednotku uhla. Táto veličina sa meria v kandelách. Existuje síce matematická definícia kandely, jej svetelný výkon však približne zodpovedá bežnej sviečke. Zjednodušene povedané, intenzita svetla je svetelný tok lampy v určitom vyžarovacom uhle.
Zhrnutie
Niekoľko popredných hráčov dominovalo trhu tradičných svetiel v uplynulých niekoľkých rokoch. Prechod na osvetlenie vo forme LED lámp vytvára príležitosť vstúpiť na trh i pre iné firmy produkujúce materiály a elektroniku, najmä niektoré z hlavných japonských korporácií. S vidinou novej obchodnej príležitosti vytvárajú enormnú aktivitu aj malí, nízkonákladoví výrobcovia, z ktorých niektorí majú tendenciu preháňať tvrdenia o účinnosti či spoľahlivosti svojich produktov. Tí, ktorí kupujú LED lampy, by mali dobre rozumieť základným faktorom, ktoré ovplyvňujú účinnosť a spoľahlivosť týchto výrobkov, pretože len tak môžu zvoliť na použitie tú najvhodnejšiu. Renomovaní výrobcovia sprístupnia všetky dáta, ktoré by nemali chýbať v produktovej špecifikácii. Zároveň títo výrobcovia budú omnoho menej často uvádzať parametre výkonu, ktoré nie je možné dosahovať dlhodobo. Kvalitné LED osvetlenie má potenciál pridať skutočnú hodnotu do každodenného života ľudí a súčasne prispieva k urgentnej globálnej potrebe znížiť spotrebu energie.