Diody LED - Powerled odpowiada na pytania

Diody świecące LED, to wysokowydajne źródło kolorowego światła. Diody LED, jako przyrządy półprzewodnikowe, bezpośrednio zamieniają energię elektryczną na promieniowanie świetlne (w procesie tzw. rekombinacji promienistej). Sprawność tej przemiany jest bardzo wysoka (bliska 100%). Niestety nie wszystkie kwanty światła zdołają opuścić kryształ półprzewodnika (część ulegnie pochłonięciu poprzez sieć kryształu i podniesie temperaturę półprzewodnika).

Najczęściej zadawane pytania odnośnie diod LED:


» Czy wszystkie diody LED świecą 100 000 godzin?

Nie, podany czas świecenia jest zabiegiem czysto marketingowym. Istotną właściwością diody LED jest stopniowa utrata emisji światła (dioda LED nie przepali się gwałtownie jak zwykła żarówka). Oznacza to, że dioda może świecić bardzo długo, jednak czas, w którym jej strumień światła będzie dla nas użyteczny jest znacznie krótszy i zależy od wielu czynników (głównie od temperatury świecącego kryształu). Także barwa generowanego światła istotnie wpływa na szybkość utraty emisji. Najmniej trwałe są diody białe i niebieskie. Najdłużej będą świecić diody czerwone, pomarańczowe i żółte.


» Co to jest wydajność świetlna diody LED?

Wydajność świetlna (czasem nazywana skutecznością świetlną) jest jednym z najważniejszych parametrów opisujących diodę LED. Parametr ten określa proporcję uzyskanego strumienia światła w stosunku do wielkości dostarczanej mocy elektrycznej (jednostka to lm/W). Inaczej mówiąc: proporcjonalnie większy strumień światła, przy tej samej wielkości pobieranej mocy elektrycznej, otrzymamy stosując diody o większej skuteczności świetlnej. Stosując diody LED o wysokiej wydajności świetlnej możemy zaoszczędzić na opłatach za energię elektryczną (niższe koszta eksploatacji) oraz wydłużamy czas pracy modułu LED (moduł mniej się nagrzewa, co ma decydujące znaczenie dla trwałości diod LED).


 

 

» Producenci modułów LED często określają dopuszczalny zakres temperatury pracy modułu. Co się stanie jeśli moduły będą eksploatowane poza tym zakresem?

Podawany zakres temperatur zazwyczaj jest dość szeroki (np. -35°C do +70°C).  Stosując moduły LED do oświetlanie instalacji znajdującej się na zewnątrz obiektu, może dojść do sytuacji, w której moduły będą pracowały poza dopuszczalnym zakresem temperaturowym. Należy zaznaczyć, że moduły LED "lubią zimno". Niskie temperatury zwiększają skuteczność świetlną diody LED (zjawisko bardzo widoczne dla diod emitujących  kolor czerwony i żółty) i znacząco wydłużają średni czas życia diody LED. Bardzo niskie temperatury (poniżej -40°C) mogą jednak uszkodzić "mechanicznie" moduł i diodę LED. Materiały składowe mają różne współczynniki rozszerzalności termicznej, może nastąpić pęknięcie lub zerwanie kontaktu elektrycznego, co spowoduje nagłe wygaśniecie diody. Z kolei wysokie temperatury  (powyżej +60°C)  radykalnie skracają żywotność diod LED (np. średni czas życia białej diody LED pracującej w temperaturze otoczenia +60°C będzie ok. 4 razy krótszy niż w przypadku tej samej diody pracującej w temperaturze ok. 20°C).


» Czy moduły LED można zasilać za pomocą transformatorów (także elektronicznych)?

Moduły LED można zasilać tylko w taki sposób, w jaki określił producent w karcie katalogowej wyrobu. W absolutnej większości będzie to zasilanie napięciem stałym (oznaczenie DC) i stabilizowanym. Wykorzystanie innego źródła zasilania (zazwyczaj tańszego) wiąże się z bardzo prawdopodobnym uszkodzeniem modułu lub co najmniej z niewłaściwą jego pracą (np. zwiększoną intensywnością światła i radykalnym skróceniem żywotności).


 

 

» Czy zasilacze stosowane do diod LED muszą być wyposażone w układ PFC?

Niekoniecznie. Tzw. układ PFC (Power Factor Correction), zastosowany w zasilaczu impulsowym, często całkowicie mylnie kojarzony jest ze współczynnikiem sprawności elektrycznej czy też ze współczynnikiem cos(fi) w klasycznym pojmowaniu przesunięcia fazowego (w zasilaczach impulsowych przebieg czasowy prądu pobieranego z sieci energetycznej 230 VAC nie ma kształtu sinusoidalnego !). Wymóg stosowania zasilaczy z układem PFC określają stosowne przepisy dotyczące rodzajów urządzeń odbiorczych dołączonych do sieci zasilającej 230V AC. Sam układ PFC pośredniczy pomiędzy siecią energetyczną a właściwym zasilaczem impulsowym  tj. przetwornicą DC/DC. Zastosowanie w zasilaczu układu PFC polepsza jego współpracę z siecią energetyczną (wygładza impulsowy pobór prądu upodobniając kształt jego przebiegu do sinusoidy),  jednak pogarsza inne ważne parametry takiego "zestawu". Sprawność energetyczna zasilacza impulsowego z układem PFC będzie zawsze gorsza od podobnego zasilacza bez układu PFC. Zwiększona też będzie emisja zakłóceń w paśmie radiowym. Biorąc pod uwagę tylko działanie samych modułów LED, nie ma najmniejszego znaczenia czy zasilacz jest wyposażony w układ PFC czy też nie.

» Jak można regulować jasność świecenia modułów LED?

Intensywność świecenia diody LED zależy liniowo (w znacznym przedziale) od płynącego przez nią prądu elektrycznego. Ponieważ wartość tego prądu zależna jest od przyłożonego napięcia, często użytkownicy próbują tą drogą (zmieniając napięcie) regulować strumień światła. W absolutnej większości przypadków (przede wszystkim w dużych instalacjach) metoda ta daje złe lub bardzo złe rezultaty (nieliniową i nierównomierną regulację jasności). Najlepsze rezultaty regulacji strumienia światła uzyskuje się poprzez zastosowaie układów bazujących na modulacji PWM. W rozwiązaniu tym moduły LED zapalane i gaszone są kilkaset razy na sekundę. Regulowana jest proporcja czasu świecenia do czasu wygaszenia modułu. Ponieważ cały proces odbywa się z dużą częstotliwością (powyżej 250 Hz), to nie zauważamy migotania tylko zaobserwujemy światło stale świecące, którego intensywność możemy regulować w zakresie 0-100% (warto zaznaczyć, że trwałość diod LED przy takim sterowaniu nie ulega obniżeniu).

 

 

» Czy diody LED są wodoodporne?

Nie. Diody umieszczone są na płytkach PCB razem z resztą układów elektronicznych. Pomimo niskiego napięcia zasilania, w zabrudzonej wodzie (a taka najczęściej zalewa moduły) rozpocznie się proces elektrolizy. Częstym zabiegiem marketingowym jest umieszczenie świecącego modułu LED w czystej wodzie destylowanej, co dla nieświadomego obserwatora jest równoznaczne z wodoodpornością modułu.  Konieczne jest zatem zabezpieczenie modułu LED przed bezpośrednim  działaniem  wody (czasem wystarczy odpowiednie usytuowanie układu). Pewnym rozwiązaniem jest zalanie modułu żywicą. W takim przypadku możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej wartości stopnia ochrony IP (nawet 68). Należy być jednak świadomym, że taki zabieg (zalanie modułu żywicą), znacząco podnosi temperaturę pracy modułu, co  radykalnie skraca żywotność diod LED (trwałość diody białej spada o połowę wraz ze wzrostem temperatury pracy o ok. 20 stopni).


 

» Czy moduły LED różnych producentów mają podobne właściwości?

Nie. Tak jak w każdej innej dziedzinie życia możemy trafić na produkty lepsze i gorsze. Czasem gorsze własności modułu wynikają z poczynionych oszczędności (np. zwykły rezystor zamiast stabilizatora prądu czy tani laminat  z cieńką warstwą miedzi). Często jednak wynikają one z nieświadomości konstruktorów. W konsekwencji możemy mieć do czynienia z produktem intensywnie świecącym, jednak o znikomej trwałości.

» Jak rozróżnić moduły LED (dobre od złych)?

Porównywać i sprawdzać. Oczywiście każda firma będzie pisała o swoich wyrobach "...że są najwyższej jakości [...]  na komponentach tylko renomowanych producentów...".  Nie należy wierzyć we wszystkie podawane parametry. Często podaje się je w sposób mało użyteczny dla odbiorcy ale robiący duże wrażenie ilością cyfr (np. jasność wyrażona w "milikandelach", strumień światła określony jako tysiące "mililumenów" zamiast po prostu lumenów, czas świecenia wyznaczony na 100 000 godzin bez informacji, jak bardzo to światło osłabnie po takim okresie, ewentualnie używanie bardzo nieprofesjonalnego określenia: "do 100 000 godzin"). Ważne jest też doświadczenie i zaplecze laboratoryjne firmy. To, czy możliwy jest bezpośredni kontakt z inżynierem czy konstruktorem, czy firma może wskazać realizacje sprzed kilku lat, w których wykorzystano jej moduły LED, i które wciąż poprawnie pracują.