Ledről – kérdése van?

Szeretne többet megtudni a LED világítás működéséről, előnyeiről, alkalmazási területeiről? Mi összeszedtük Önnek.

A hagyományos izzó az áram nagy részét nem világításra, hanem melegítésre használja, így fényhasznosításuk alacsony, 8-14 lm/W, a LEDek 80-140 lm/W, de már vannak 150lm/W értéket meghaladó fényhasznosítással rendelkező típusok is.

A LED kevés hőt termel és a hőt nem előre, a fény sugárzásának az irányába, hanem hátrafelé adja le (ennek elvezetéséről gondoskodni kell)

A LED-nek hosszú az élettartama, gyártótól és felhasználási területtől függően 20.000 órától 100.000 óráig. Az élettartam végét a fényerő csökkenése jelenti, nem az egyik pillanatról a másikra következik be, mind a hagyományos izzók esetében. A LED csarnokvilágítók jellemző élettartama 50.000 óra, az utcai lámpatesteké pedig 100.000 óra. A hagyományos fénycsövek élettartama 8.000 óra, a wolfram szálas izzóké pedig csak 1.000 óra.

A LED lámpák alkalmazásával a felhasználási területétől függően 40-90%-os energiamegtakarítás érhető el. Irodai világítás esetében a hagyományos 4x18W teljesítményű fénycsőhöz képest a LED panelek 30-40W teljesítménnyel működnek. Csarnokvilágítók esetében 400W fémhalogén lámpák teljesítménye áll szemben a LEDek 180-240W teljesítményével. Háztartási felhasználás esetén egy 50Wattos halogén izzót kivált egy 4-8W LED fényforrás.

A LED által kibocsájtott fény spektruma keskeny, nem tartozik bele sem az UV sem az infravörös tartományba, így nem károsítja a tárgyak anyagát, az áruk színét; a múzeumokban, a kirakatokban ideális megoldást jelent.

Elérhetők egészen apró LED fényforrások, 3-8 mm méretűek, ami minimális helyet igényel, így a beépítésének csak a fantázia szab határt.

hosszú élettartamuk miatt ritkán kell cserélni, egyszeri beruházást igényel, így ideális megoldást jelentenek a nehezen hozzáférhető, magas munkaköltséggel karbantartott veszélyes helyeken (épületek homlokzatain, medencékben, padlózatba építve).

a fényerő szabályozása a LED esetében nem jár negatív következményekkel, így a hangulatunknak vagy épp tevékenységünknek megfelelően választhatunk fényerőt, természetesen ehhez a megfelelő elektronika beépítése szükséges.

ellentétben az energiatakarékos lámpákkal és a fénycsövekkel szemben a LED nem vibrál, nem ingerli az ember szemét, hanem folyamatosan adja le a fényét.

a véletlen meglökése, a lámpatest mozgatása – ellentétben a hagyományos izzókkal, amelyeknek izzószála gyakran szakad el – nem jár a fényforrásra nézve végzetes következménnyel. Nincs előírt dőlési beállítása, mint a hagyományos közvilágító lámpatestek fényforrásainak. A közvilágításban és az autóiparban emiatt mind gyakrabban térnek át a LEDes világításra.

A nagynyomású fémhalogén lámpák és fénycsövek működésének alapvető összetevője a halogén gáz, a LEDek működéséhez nincs szükség semmilyen gázra.

Gyerekek környezetében is bátran használható a 12 V-os törpefeszültségről üzemeltetett LED izzó, hiszen az nem jár áramütés veszéllyel.

Nem szükséges a fény kibocsájtásához „bemelegedés” azaz a megfelelő üzemi hőmérséklet elérése, mint a kompakt fényforrások esetében, a LED azonnal, kapcsolás után a megfelelő üzemi fényt produkálja.

Mivel nem tartalmaz izzószálat és a működési elve nem a melegedésen alapul, nem érzékeny a ki-be kapcsolgatásra, illetve a hirtelen lehűlésre-felmelegedésre sem.

a hagyományos izzó a tér minden irányába világít, a spot lámpák a megvilágítandó felület mellé is szórják a fényt, a LED esetében ez a szórás minimális és a fénye lencsékkel kitűnően irányítható, ezért jóval kevesebb fényáram elegendő lehet ugyanolyan fényérzet eléréséhez és emellett csökkenteni tudjuk a modernizációból fakadó fényszennyezettséget is.

Ami egyetlen más fényforrás esetében sem volt eddig megvalósítható, hogy egyetlen foglalat több színű fény kibocsájtására legyen képes és mindezt színszűrők segítsége nélkül, azt a LEDek könnyedén kivitelezik. Alapesetben hideg fehér, meleg fehér, piros, kék, zöld, borostyán színű LED fényforrásokat gyártanak, de színkeveréssel változtatható színű fényeket is el lehet érni, több mint 16 millió árnyalatban.

A gyártók általában 2-3-5 év garanciát vállalnak a LED fényforrásokra.

A termékek CE, ENEC és ROHS tanúsítványokkal rendelkeznek, természetesen a professzionális felhasználásra készített termékek az adott iparág előírásainak megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek.

Thomas Edison a továbbfejlesztett találmányát 1879-ben szabadalmaztatta, egy szénszál izzásából ért el fény-kibocsájtást. Végleges formájában volfrám izzószállal készült és ilyen izzót először a magyar Egyesült Izzó és Villamossági Rt. gyártott és Európa-szerte a Tungsram márkanéven vált ismertté (1904). 1910-ben kezdődött el a tömeggyártása és hamarosan elérhetővé vált az átlagembereknek számára is és leginkább az otthoni világításban terjedt el. Azóta számos foglalattípussal és különböző teljesítményű változatban gyártják, gyakorlatilag ugyanolyan technikai tartalommal. A színhőmérséklete megfelelő, az előállítási költsége alacsony, viszont a felhasznált energia 90%-át hővé alakítja, a hatásfoka csekély és az élettartama sem túl kedvező, kb. 1000 óra körül van. Napjainkban már elavult technológiának számít, de ne feledjük, közel 100 évig a háztartások megszokott eszköze volt.

Az Európai Unió Energiaügyi Bizottsága úgy döntött, hogy 2009 és 2013 között kötelező kivonni a forgalomból az összes izzót- és alacsony teljesítményű villanykörtét. 2009 szeptemberében a 100 Wattos, 2010. szeptember 01-től pedig a 75 Wattos hagyományos izzó forgalmazását tiltották be. A következő lépés a 60 Wattos izzót érintette 2011. szeptember 1-től, a 40 Wattos izzótól 2012. -, a 25 Wattostól pedig 2013. szeptember 01-től fogunk elbúcsúzni. Becslések szerint a hagyományos izzók mintegy ötször annyi energiát fogyasztanak, mint az energiatakarékos társaik. A jövőben az EU éves szén-dioxid kibocsájtása – az izzók kivonásával – 14-20 millió tonnával lehet kevesebb. A számításaik szerint az otthoni világítás „energiahatékonyra” cserélésével Európában évente 10 milliárd Euró energiaköltség takarítható meg.

Egyszóval csereszabatos, azaz a meglévő lámpatestben egy az egyben ki tudom cserélni a fényforrást. Ennek előnye, hogy nem kell a lámpatesteket is cserélni, hátránya viszont, hogy a tervezők sok esetben csak szűk határok között tudnak dolgozni és gátolják az újabb technológiák szélesebb körű alkalmazását.

Számos üzletben található fényforrás gyűjtő-doboz, ahol elhelyezhetjük a feleslegessé vált fényforrásokat. A dobozokat a szelektív hulladékgyűjtő rendszeresen üríti és gondoskodnak a fényforrások törvényi előírásoknak megfelelő megsemmisítéséről. Semmiképpen se dobja a háztartási hulladékok közé!

A leginkább megfontolásra javasolt tanácsok:

1. Törekedjünk a minél célzottabb világításra és a természetes fény használatára – a fényforrástól függetlenül

pl. falikarok, helyi világítás, hangulatlámpák, kerüljük a „teljes fényárt”

2. Tervezzük meg a világítást!
3. Hozzunk létre világítási szinteket!
4. Mindig az adott helyiség funkciójának megfelelő világítást alkalmazzunk!

5. Cseréljük le a hagyományos fényforrásainkat LED-re

Nagy fényerejű csillár izzócseréjét, a sok LED-hez megfelelő hűtés szükséges.
A fényerő ugyan már elérhető, csak a lámpatestek más tervezést igényelnek. A jövőben ilyen lámpák elterjedése valószínűsíthető.

2016. évre gyakorlatilag eljutottunk odáig, hogy minden egyes izzónak van hagyományos megfelelője: Spotlámpák cseréje (akár 90% energiamegtakarítás lehetséges), villanykörték cseréjét; olvasólámpa, hangulatlámpa, helyi világítás, irányfény, dekorációs célú világítás.

A fénycső belülről fényporbevonattal ellátott, higanygőzzel és argongázzal töltött kisülőcső. Működésének alapja, hogy a rákapcsolt feszültség hatására az elektronok és a higanyatomok összeütköznek, gerjesztik a higanyatomokat, aminek hatására ultraibolya sugárzás keletkezik, majd a fénycső fényporbevonata alakítja át ezt az emberi szem számára is érzékelhető fénnyé. A fényporbevonat összetétele határozza meg a fényforrás színhőmérsékletét. A kompakt vagy más néven energiatakarékos fényforrás a fénycsövek modern, egy végén fejelt, összehajtott változata. A fénycsövek az összetételüknek „köszönhetően” nagymértékben terhelik a környezetünket, az elmúlt évben német kutatók bebizonyították, amit eddig csak sejteni lehetett, hogy a gondos odafigyelés ellenére az ultraibolya sugárzás átjut a csövön, ami károsítja a szemünket. A kompakt fénycsövek folyamatos működésre valók, a gyakori fel- és lekapcsolásuk jelentősen csökkenti az élettartamukat. A LEDes fényforrásoknál kb. kétszer annyi energiát fogyasztanak ugyanolyan fényáram előállítása mellett.

Igen, vannak olyan LED „égők” amelyek a megfelelő elektronikával ellátva szabályozhatók, ezt a gyártók vagy a forgalmazók a csomagoláson feltüntetik. Az RGB LEDekkel szerelt termékeket pedig RGB vezérlővel tudjuk működésbe hozni.

Amennyiben 230 V-os fényforrást vásárol akkor nem, elég kicserélni a hagyományos izzókat, ha 12 vagy 24 Voltosat vásárol, akkor ugyanúgy tápegységre van szüksége, mint a 12 V-os halogén spotizzók esetében.

A hagyományos izzók 1000 óra körüli élettartamához képest a LEDes fényforrások kifejezetten hosszú élettartammal bírnak, a professzionális lámpatestek 40.000 és 50.000 óra közötti üzemidőt produkálnak és emellett a LED nem törékeny, nem érzékeny a rázkódásra, illetve a kisebb ütésekre. A háztartási LED-es fényforrások esetében 20.000 üzemórával kalkulálhatunk.
Egyéb fényforrások élettartama:
Izzólámpa: 1.000 h
Fénycső: 4.000-8.000 h
Halogén izzó: 3.000-5.000 h
Nagynyomású nátriumlámpa: 4.000-20.000 h
Kompakt fénycső: 5.000-12.000 h
Fémhalogén: 3.000-12.000 h
LED: 20.000-50.000 h

Minden helyiségben ahol spot- vagy lineáris fényforrásokat alkalmaznak, illetve ahová az ember nem pillanatokra tér be. Tapasztalataink alapján elmondható, hogy a jelenleg is zajló világítástechnikai forradalom a konyhában kezdődött, azon egyszerű okból, hogy itt található a legtöbb, sokat üzemelő spot fényforrás, illetve a nappaliban, ahol a rejtett világításként működő LED szalag gyorsan kiszorította a fénycsövet.

A lámpatestek és a fényforrások fejlődésével változtak a foglalat típusok is. Az Edison által kifejlesztett „csavaros” foglalatokat fokozatosan felváltották az egyszerűbb és a kisebb foglalattípusok. Ezek méretei szabványok.

A legelterjedtebb foglalattípusok:
E27
E14
GU10
MR16 GU5.3
G4
AR111-G53

A legalább napi 5-6 órán keresztül folyamatosan üzemben tartott termékeket. Főleg üzletekben, irodaházakban, éttermekben, gyárakban használt termékek. A folyamatos üzemeltetése jelentős energiamegtakarítást eredményez a felhasználóknak. Leginkább a power LEDes termékek felelnek meg a professzionális termékek felé támasztott követelményeknek.

A háztartásokban használt termékek napi 2-3 órás használatát nevezzük így. Az ilyen termékeket nem folyamatos üzemre tervezik, így áruk kedvezőbb, élettartamuk kevesebb. Ahol a napi átlagos üzemidő eléri a 3 órát, ott már érdemes komolyabb terméket választani.

Korántsem! Nagyon sok múlik, hogy a gyártó mennyire fejlett technológiával dolgozik, itt már nem elég egy üvegburába wolfram szálat építeni. Azt sem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a LED csak egy része a terméknek, a megfelelő elektronikával is el kell látni! Rengeteg cég gyárt LEDeket és még világítanak is, viszont sok problémát okoz nekik, hogy a fehér szín valóban fehér legyen és ne szennyezze sárga, esetenként zöld folt. Emellett szintén nagy küzdelmet folytatnak a fényerő visszaesésével, ami kb. 1000-2000 üzemórát követően jelentkezik. A LED chip gyártók élvonalába csupán néhány cég tartozik. Ahhoz, hogy valóban 30.000 órát világítson a fényforrásunk, mindenképpen ezek közül érdemes választani!

A LED mozaikszó, az angol „light-emitting diode” szókapcsolat rövidítése (fényt kibocsájtó dióda), ami alapvetően egy apró chip. Minden egyes LED tartalmaz egy félvezető diódát, amely fényt bocsájt ki – amikor megfelelő feszültséget „kapcsoltak” rá. Fontos és előnyös tulajdonsága, hogy a hasznos kimeneti fény előállításához alacsony áramot és feszültséget igényelnek. Az elektronikai iparág néhány évtizede már használja a LED technológiát a különféle elektronikai eszközökben (TV, DVD, távirányító) mint jelzőfényt. Az utóbbi évek ugrásszerű technológiai fejlődésének köszönhetően a LEDek napjainkra már alkalmazhatóvá váltak a háztartási-, sőt az ipari világítástechnikában is. Az első általános világítási célra is használható fehér LEDet 1998-ban mutatták be. A LEDek jelentőségét mutatja, hogy 2014-ben a világítást forradalmasító találmány, a LED-lámpák alapjait jelentő kék LED feltalálói kapták a fizikai Nobel-díjat, név szerint Nakamura Sudzsi, Amano Hirosi és Akaszaki Iszamu japán fizikusok.

A különböző funkciójú helyekre különböző értékű megvilágítás szükséges. Ennek mértékét gyakorlati tapasztalatok alapján határozták meg és a fontosabb helyiségek megvilágítási mértékét szabványba foglalták. Az alábbiakban segítünk eligazodni a megvilágítási értékekben.

Tipikus fényértékek:
1 lux – teliholdas éjszaka,
2-30 lux – éjszakai közvilágítás előírt mértéke (különböző helyeken),
50 lux – folyosókban, közlekedőkben elégséges fény,
80-100 lux – nappalik fénye,
300-500 lux – olvasáshoz, munkához, íróasztal felületén ajánlott fénymennyiség.
500 lux irodai világítás
750 lux nagy pontosságot igénylő, speciális munkához szükséges megvilágítás

Az IP (Ingress Protection) jelentése: behatolás elleni védelem, ezzel a jelöléssel az elektronikát védő tokozás (készülékház) környezeti behatások elleni védettségét jelzik. Az IP besorolást az IEC 60529 szabvány írja le, amelyet gyakorlati tesztek alapján határoztak meg. Az első számjegy a szilárd-, a második a vízzel szembeni védelemre vonatkozik. A magasabb szám mindkét esetben jobb védettséget jelent. Az alábbi táblázat tartalmazza az IP számok jelentéseit:

Szilárd tárgyak elleni mechanikai védettség                                               Víz elleni védettség
0 Nincs védelem                                                                                                0 Nincs védelem
1 Nagyméretű szilárd tárgyak ellen védett (>50 mm)                               1 Függőlegesen cseppenő víz ellen védett (pl. kicsapódó víz)
2 Közepes méretű szilárd tárgyak ellen védett (>12 mm)                        2 Fröccsenő víz ellen védett (függőlegestől max. 15 fokban)
3 Kisméretű szilárd tárgyak ellen védett (>2,5 mm)                                 3 Fröccsenő víz ellen védett (függőlegestől max. 60 fokban)
4 Apró méretű szilárd tárgyak ellen védett (>1 mm)                                4 Fröccsenő víz ellen védett minden irányból (nem károsító mértékű szivárgás megengedett)
5 Por ellen védett (nem károsító mértékű behatolás megengedett)      5 Kisnyomású vízsugár ellen védett minden irányból (nem károsító mértékű szivárgás megengedett) 5
6 Teljes mértékben védett por ellen                                                             6 Erős vízsugár és vízbe merítés ellen védett (rövid ideig tartó merülés, nem károsító mértékű szivárgás megengedett)
7 Vízbe merülés ellen védett korlátozott ideig (0,15 – 1m között 30 percig)
8 Víz alatt folyamatosan használható a gyártó által megadott ideig (1m-nél mélyebben)

A LED fénye nagyon jól irányítható, amit különféle lencsékkel végeznek. A gyártók már a tervezési folyamat elején a fényforrás funkciójának megfelelő sugárzási szöget választanak. Az általános világítási céltól egészen a kiemelő vagy a nagyon keskeny dekorációs világításig terjedhet a lencsék „munkája”. Az ipari- vagy a múzeumi világítástechnika területén pedig nem ritkák az asszimetrikusan sugárzó lencsék sem. A gyártók alapadatként tüntetik fel, hogy milyen optikával szerelték össze a fényforrásokat.

A mesterséges fényforrások kisebb-nagyobb mértékben torzítják a természetes színeket. Ezt a színtorzulást jellemzik a színvisszaadási indexszel (CRI, Color Rendering Index, Jele: Ra). A tökéletes színvisszaadás: Ra=100 (pl. izzólámpa). A jelenleg forgalomban lévő LED fényforrások indexe 70-85; a meleg fehér színhőmérsékletű, kiváló minőségű LEDek közel 90-es indexszel rendelkeznek. A világítástechnikai szabványok meghatározzák, hogy a fényforrásnak az adott funkciójú helyen milyen minimális indexszel kell rendelkeznie.

A látható fény egyik fontos jellemzője. A fényforrást a hozzá megjelenésében leginkább hasonlító izzó fekete testtel jellemezhetjük. Egy izzó fekete test színe a színhőmérséklettel, vagyis azzal a hőmérséklettel írható le, amelyen a fekete test izzik, azonban mivel a fényforrások nem fekete sugárzók, ezért az ún. korrelált színhőmérsékletet használjuk a jellemzésükre. Egysége a Kelvin (K). A hagyományos normál izzólámpa izzószáljának a „hőmérséklete” kb. 2800 K, a szem által érzékelhető tartományban jó megközelítéssel fekete testnek tekinthető. A természetes megvilágítást adó nem felhős égbolt színhőmérséklete 6000 K feletti értékű.
Legegyszerűbben úgy írhatnánk le, hogy a meleg fehér színek kissé sárgás árnyalatúak, a hideg fehér színek pedig picit kékes színűek. A meleg színek általában álmosítanak, tompítják az embert, a szemünket legkevésbé a semleges természetes fehér szín terheli, kb. 4000 K körüli színhőmérséklettel. A különböző színhőmérsékletű fényforrások egymás melletti alkalmazását kerülni kell, mert egyrészt zavaró, megnehezíti a szem alkalmazkodását, másrészt megváltoztatja a tárgyak érzékelt színét.

Egyszerűsített színhőmérsékleti csoportok: Korrelált színhőmérsékleti tartomány (K):
meleg 3300 K alatt
semleges 3300 és 5300 között
hideg 5300 felett

A felületre jutó fényáram és a felület hányadosa a besugárzott felületi teljesítmény azaz a megvilágítás (E) (semmiképpen sem nevezzük megvilágításerősségnek). A megvilágítás a megvilágított felület egy adott pontjára vonatkozik, kiterjedt felületek (pl. étkező asztal) esetében csak átlagos megvilágításról lehet szó. A mértékegysége a lux (lm/m2). Annak ellenére, hogy az emberi szem fénysűrűséget (helyesebben fénysűrűség különbséget) érzékel, a fényforrásokat leginkább – a fényáram mellett – ezzel a tulajdonságával jellemezzük és ezt tudjuk a legjobban mérni. 1 lux megvilágítással rendelkezik az az 1 m2-es felület, amelyre egyenletesen 1 lumen fényáram esik.

A fényáram (Φ): a fényforrásból időegység alatt kisugárzott, világításra alkalmas, látható fény energiája. (Teljes kisugárzott fénymennyiség)
Mértékegysége a lumen (lm).

A kibocsátott fényáram és a felvett teljesítmény hányadosa a fényhasznosítás. Mértékegység: lumen/W. Tulajdonképpen a fényforrás hatásfoka. Az igazán jó minőségű LEDek 100 lm/W fényhasznosítással dolgoznak, de már előállítottak 150 lm/W fényhasznosítású világító diódát is.
Egyéb fényforrások fényhasznosítása:
Izzólámpa: 8-14 lm/W
Fénycső: 50-65 lm/W
Nagynyomású nátriumlámpa: 80-90 lm/W
Kompakt fénycső: 75 lm/W
Fémhalogén: 75 lm/W
LED: 80-150 lm/W

A szemünk az adott tárgyra nézve a felület látszólagos fényességét érzékeli, nem annak megvilágítását, aminek jellemző mennyisége a fénysűrűség. Ez egy nagyon összetett mennyiség, amely függ a megvilágítástól, a felület színétől-, fényvisszaverő képességétől, a megfigyelés irányától és a felület egyéb jellemzőitől (pl. a felület szórja a fényt vagy sem). A fénysűrűség (L) mértékegysége: cd/m2. A látási viszonyokat a valóságban ezzel a mérőszámmal tudnánk leginkább érzékeltetni, de a bonyolult méréstechnikai- és számítási nehézségek miatt helyette a megvilágítást (lx) és a fényáramot (lm) használjuk.

 

Fényerősség (l):
A sugárzott fényáram és az adott térszög hányadosa a sugárerősség vagy fényerősség. Mértékegysége a cd (kandela). A fényerősség csak egy adott irányban értelmezhető.