LED žárovky a jejich TAJEMNÉ PARAMETRY.

Odborníkem proti své vůli

Pro nákup žárovek v dnešní době je vhodné splňovat tři podmínky:
1. Být profesorem fyziky  2.Umět luštit klínové písmo   3.Mít na to půl dne dovolené



  Příkon:
Udává spotřebu elektrické energie ve watech(w). U klasických žárovek zároveň vyjadřuje i svítivost, neboť klasické žárovky svítí při stejném příkonu stejně.

 Svítivost:
Dvě LED žárovky mohou svítit při stejném příkonu rozdílně. Záleží na kvalitě provedení. Pro vyjádření, jak moc žárovka svítí, se používá jednotka LUMEN (lm).

 Barva světla:
Všechny klasické žárovky měly barvu světla "žlutou". LED žárovky se vyrábějí v barvách světla od "žluté" po "modrou". Pro vyjádření odstínu světla se používá jednotka KELVIN (K).





  NÁŠ NÁZOR
Porovnání svítivosti klasické a LED žárovky


Výběr podle watů, lumenů a kelvinů není příliš přehledný ani pohodlný. Proto jsme každou LED žárovku porovnali s klasickou žárovkou a LED žárovky rozdělili do skupin podle toho, jak moc se blíží klasické žárovce.

Na našem E-shopu tak můžete vybírat podle těchto kritérií. U každé žárovky můžete také nalézt foto pro porovnání s klasickou žárovkou.

Porovnání barvy světla odstínu teplá bílá.


Všichni výrobci uvádějí údaje o přikonu, svítivosti a barevné teplotě. Je ale s podivem, jak moc se liší LED žárovky od různých výrobců se stejnými technickými údaji. Některé mají odstín do zelena, některé do modra nebo fialova. Proto jsme všechny žárovky od našich dodavatelů mezi sebou porovnali a do E-shopu zařadili jen ty, které měli subjektivně nejlepší výsledky.


 Jsou všechny LED žárovky stejné?


Při testování jsme si každou LED žárovku pro lepší orintaci pojmenovali tak, aby název vyjadřoval její charakteristickou vlastnost. Proto v našem E-shopu můžete nalézt i toto pojmenování, jako např.: Vltava, Vatikán, Sněžka apod.

Když chcete být více v obraze

(Životnost, počet spínacích cyklů, napájecí napětí, vyzařovací úhel, index podání barev, druh a počet LED čipů )

  Životnost
Životnost LED žárovek se udává v hodinách. Průměrná udávaná životnost u klasické žárovky je 1000 hodin. U LED žárovek je to 15 000-50 000 hodin. Jde o životnost teoretickou, a tak v našem E-shopu používáme pro výpočet úspor a návratnosti poloviční údaje. Ale i kdyby to bylo jen 10 000 hodin, tak při svícení 3 hodiny denně budete muset LED žárovku vyměnit nejdříve za 9 let.
Výrobci označují často životnost malůvkou se symbolem hodin a číslem. Např. 20000 znamená, že výrobcem udávaná životnost je 20 000 hodin.
  Počet spínacích cyklů
Tento údaj vyjadřuje, kolikrát můžete žárovku zapnout a vypnout po dobu její životnosti. Výrobci ho udávají v rozmezí 50 000 - 200 000 sepnutí. Znamená to, že pokud budete žárovku používat např. 9 let, výrobcem udaný počet spínacích cyklů je 100 000, tak ji můžete zapínat 30xdenně. Malůvka pro označení počtu spínacích cyklů bývá obrázek vypínače a číslo např. 50000 .
  Napájecí napětí
Udává pro jaké napětí je LED žárovka určena. Většina žárovek je konstruována pro střídavé napětí 230 voltů s frekvenci 50 herců, tj. takové, jaké je běžně ve Vaší zásuvce v celé ČR. Označení bývá např. ~230V/50Hz .
Existují také LED žárovky pro napětí 12 voltů. Tyto žárovky musí být zapojeny pouze v místech s tímto rozvodem (nutný předřadný transformátor apod.).
  Vyzařovací úhel
Údaj, který určuje, kam žárovka směruje světlo. Žárovky s malým úhlem jsou žárovky "bodové", žárovky s velkým úhlem svítí více "do stran". Úhel se vyjadřuje ve stupních a bývá v rozmezí 15-230 stupňů. Někdy tento údaj není na výrobku vůbec uveden a vyzařovací úhel se odhadne podle tvaru LED žárovky nebo bývá označení např. 60°
  Index podání barev (CRI, Ra)
Tento údaj by měl vyjadřovat, jak jsou barvy předmětu osvíceného LED žárovkou "věrné". Údaj dosahuje rozmezí 0-100 Ra. Udává se, že pro příjemný dojem by měl být větší než 80 Ra. Ikonka na výrobcích bývá např. tato: CRI >80Ra.
  Druh a počet LED čipů
Čip je v LED žárovce to, co fakticky svítí. Na něm závisí, jak moc žárovka svítí, jakou má barvu světla a částečně i jaký je její vyzařovací úhel. Označení většinou připomíná šifrovanou zprávu kontrarozvědky, např.: SMD 2835, SMD 5630, AC COB, SMD 5730, SMD5050, MCOB LED, SMD 3014, COB LED, MCOB LED. Na výrobcích není tento údaj vždy uveden nebo může být označení např. 1x AC COB.

  NÁŠ NÁZOR


Běžný uživatel nemá velkou šanci si výrobci uváděné údaje nijak ověřit, ani mu pro každodenní život tolik neřeknou. Životnost LED žárovky není závislá jen na použitém čipu, ale také na vnitřní konstrukci a elektronice, která je skryta v patici žárovky. Proto jsme každý typ žárovky prodávaný na našem E-shopu rozebrali, abychom mohli alespoň odhadnout, jak se bude žárovka v budoucnu chovat. Některé typy žárovek se shodnými údaji vykazovaly očividné rozdíly v kvalitě provedení. "Odfláklé" typy jsme vyřadili a ty nejlepší si můžete prohlédnout v našem E-shopu.


Srovnání kvality čipu, vyzařovacího úhlu a indexu podání barev nám připomíná trochu "duchařinu". I značkoví výrobci tyto údaje uvádějí často v nějakém rozmezí, takže zde jsme vsadili více na subjektivní dojem, jak na nás světlo LED žárovky působí, a pak se to snažili nějakým srozumitelným způsobem popsat.


Informace o porovnání konstrukce LED žárovek si můžete přečist zde:  Jsou všechny LED stejné?


Sekce pro hloubavé povahy nebo pro toho, kdo chce zabít trochu času.



BAREVNÁ TEPLOTA


Barevná teplota slouží k vyjádření barevného odstínu vydávaného žárovkou. Udává se stejně jako skutečná teplota ve stupních Kelvina (K), neboť stejný barevný odstín by mělo absolutně černé těleso zahřáté na tuto teplotu (Analogií by mohl být případ, kdy se zahřeje např. železo. Studené je tmavé, po zahřátí zčervená a se zvyšující teplotou zbělá. U nás používaná Celsiova stupnice má stejnou velikost stupně jako Kelvinova, ale posunuta o 273,16 stupně výš. 0 stupňů Celsia je tedy 275,16 stupňů Kelvina a 100 stupňů Celsia je 373,16 stupňů Kelvina.)

Pro lidské oko jsou viditelné barevné teploty přibližně od 800K do 18 000K. Čím je tedy barevná teplota vyšší, tím více se mění barevný odstín od červené po modrou. Příkladem je klasická žárovka, která vydává světlo rozžhavením wolframového vlákna na vysokou teplotu. Při malé teplotě nejprve žhne červeně a při vyšších teplotách přechází tato barva přes žlutou až k bílé. Tam její možnosti končí, neboť při vyšší teplotě by se vlákno žárovky již roztavilo.

Moderní zdroje světla jakými jsou zářivky a LED žárovky pracují na jiných fyzikálních principech, než je ohřev vlákna, a proto u nich lze dosáhnout barevné teploty vyšší než u klasických žárovek, aniž by skutečné teploty některá jejich část dosahovala. V případě LED žárovek lze dokonce bez nadsázky mluvit o tzv. studeném světle, kdy čip produkující světlo je zpravidla jen o několik desítek stupňů teplejší než je okolní teplota.

Odstín světla LED žárovek podle barevné teploty v Kelvinech.

©Smart-Print


K čemu je to dobré znát?


Lidské oko je při porovnání barevných odstínů naprosto dokonalý nástroj. Zcela spolehlivě pozná rozdíl mezi dvěma barevnými odstíny, které se od sebe liší. Pokud tedy budete vybírat žárovky do jedné místnosti a budete mít požadavek, aby celkový dojem byl po rozsvícení všech zdrojů světla kompaktní, tak spolehlivě poznáte, jsou-li použity žárovky stejné barevné teploty. Mohl by vzniknout dojem, že např. rozdíl mezi 2700K a 3000K není nijak veliký, že je to tak "vcelku jedno" a nebude to znát. Opak je pravdou, okamžitě poznáte, že to "není jedno". Proto je dobré uvážit, jaký odstín žárovky se pro daný účel hodí a zda by "skoky" v barevné teplotě nepůsobily rušivě.


VYZAŘOVACÍ CHARAKTERISTIKA, VYZAŘOVACÍ ÚHEL


Vyzařovací charakteristika světelných zdrojů udává, jak se celkový světelný výkon šíří v závislosti na směru svitu. Popsat přesně vyzařovací charakteristiku jednoduchým způsobem není možné, a tak se pro zjednodušení zavádí průměrná hodnota, kterou je vyzařovací úhel. Jde o úhel, ve kterém je svítivost poloviční, ve srovnání se směrem, kde je svítivostí maximální. Vyzařovací úhel se vyjadřuje ve stupních, takže žárovka, která by svítila alespoň poloviční intenzitou do všech stran by měla mít uveden vyzařovací úhel 360 stupňů.

Vyzařovací charakteristika a vyzařovací úhel LED žárovek.

©Smart-Print


Typické vyzařovací charakteristiky

O vyzařovací charakteristice většinou napovídá již tvar žárovky. Žárovky s klasickým tvarem mají charakteristiku téměř kulovou, tj. svítí v přímém směru i do stran. Žárovky tvaru reflektoru (bodové žárovky) jsou směrové tj. světlo je soustředěno do úzkého kužele. Žárovky tvaru svíčky svítí více do stran a méně v přímém směru.

Klasika


Vyzařovací charakteristika a vyzařovací úhel LED žárovky klasického tvaru.

©Smart-Print

Vyzařovací úhel LED žárovky tohoto tvaru bývá 130 - 200 stupňů. Někdy je u těchto žárovek uvedeno "všesměrová" popř. uvedený vyzařovací úhel 270 stupňů nebo více. To je však pro LED žárovky téměř nedostižné. I u klasických žárovek, které jsou mistři všesměrovosti, jsou tyto hodnoty maximální. Ve směru k patici žádná běžná žárovka s takovou intenzitou svítit neumí.

Bodovka


Vyzařovací charakteristika a vyzařovací úhel bodové LED žárovky.

©Smart-Print

Bodové žárovky se vyrábějí v různých vyzařovacích úhlech - 15/25/30/35/40/60 stupňů. Těžko ověřit, jak přesně udávané vyzařovací úhly "sedí", avšak pro běžné použití není situace nijak kritická. Ani není důvod uvádět nějakým způsobem zkreslené hodnoty, chyba může vzniknout spíše nedostatečnou přesností při měření vyzařovací charakteristiky.

Svíčka


Vyzařovací charakteristika a vyzařovací úhel LED žárovky tvaru svíčky.

©Smart-Print

Někdy je u tohoto typu žárovky uveden vyzařovací úhel 360 stupňů. To bývá pravděpodobně zapříčiněno tím, že jedno číslo těžko vyjadří dva vyzařovací úhly postraních laloků vyzařovací charakteristiky. V podstatě by bylo správné uvést v popisu např. 2x105 stupňů, avšak takový údaj by byl pro běžného spotřebitele zavádějící.


K čemu je to dobré znát?


Jak bylo řečeno, o vyzařovací charakteristice vypovídá již tvar žárovky, což hrubě postačí. Přístroje na měření vyzařovací charakteristiky nejsou nic levného, takže ne všichni výrobci vyzařovací charakteristiku uvádějí, dokonce někdy není uveden ani vyzařovací úhel. Pokud je však vyzařovací charakteristika k dispozici, může nám pomoci při výběru mezi dvěma žárovkami podle zamýšleného účelu.

Příklad:
Rozdílné vyzařovací charakteristiky LED žárovek klasického tvaru. Na obrázku jsou dvě žárovky klasického tvaru. Dalo by se tedy předpokládat, že budou téměř totožné, avšak vyzařovací charakteristiky se přeci jen liší.

LED žárovky rozdílných vyzařovacích charakteristik klasického tvaru ve stínítku.

- pokud bychom vybírali žárovku do stínítka ve tvaru kužele s požadavkem, aby hlavní světelný tok směřoval směrem dolů, tak je vhodnější LED žárovka A

Vhodná LED žárovka do stropního svítidla.

- v případě, že je žárovka určena do stropního svítidla s požadavkem osvětlit rovnoměrně celou místnost, tak je vhodnější LED žárovka B

Příklad:
Světlo bílé barvy lze poskládat ze třech základních barev, kterými jsou červená (anglicky red=R), zelená (anglicky green=G) a modrá (anglicky blue=B). Podobně se tvoří světlo i v LED žárovkách. Propracovaná vyzařovací charakteristika by proto neměla popisovat pouze celkovou svítivost, ale i to, jak jsou zastoupeny jednotlivé barevné složky RGB modelu. Pokud je tedy na výběr, je vždy lepší, aby byly všechny barevné složky zastoupeny rovnoměrně. V praxi se lze setkat s velmi identickými charakteristikami barevných složek, až po naprosto "rozstřelené" charakteristiky, kdy zajisté utrpí index podání barev, neboli to, jak jsou barvy věrné na předmětech různých barevných odstínů.

Rozdílné vyzařovací RGB charakteristiky LED žárovek tvaru svíčka. Na obrázku jsou vidět dvě charakteristiky LED  žárovek. Žárovka A má vlivem nesymetrického tvaru baňky RGB vyzařovací charakteristiku hodně narušenou. Pokud by nebyl strikně vyžadován její dekorativní tvar, tak je lepší použít žárovku B.


V praxi není situace nijak kritická. Lidské oko je až neuvěřitelně adaptabilní na rozdíly v intenzitě osvětlení (na rozdíl od barevné teploty). Jde spíše o to, mít alespoň základní představu, že žárovky nesvítí všemi směry stejně, nenalákat se na nepravděpodobné vyzařovací úhly (ani nechceme např. zbytečně osvětlovat strop, ale celou místnost) a volit tvary žárovek tak, abychom neplýtvali světlem tam, kde ho není potřeba.



ELEKTRONIKA V LED ŽÁROVKÁCH

V každé LED žárovce najdeme světelný čip nebo čipy, které zajišťují produkci světla a obvody pro jejich napájení (měniče proudu).


Čipy

První LED žárovky obsahovaly klasické LED diody a od těchto dob se zažilo pojmenování LED žárovka. Později se začalo používat pro LED diody sdružené v jenom pouzdře slovo "čip" nebo "světelný čip" .

Vývoj světelných čipů pro LED žárovky. Vývoj světelných čipů jde stále dopředu směrem k účinějším provedením. Většinou proto bývá u LED žárovek uveden údaj, jaký konkrétní čip nebo čipy LED žárovka odsahuje. Některé žárovky mohou obsahovat i desítky čipů pro dosažení požadované svítivosti. Běžného zákazníka nezajímají pravděpodobně technologické detaily, ale to, jak je čip v LED žárovce moderní nebo již zastaralý.

Vysokosvítivé LED - Klasický tvar LED diody, nízká svítivost, při umístění blízko sebe nelze spolehlivě chladit - nebezpečí zničení následkem přehřátí.
High Power LED - Vysoce výkonné LED o výkonu 1 W, 2 W a 3 W.
SMD 3528 - Obdélníkový čip SMD 3528 se skládá z jednoho čipu emitujícího světlo. Rozměr čipu je 3,5 x 2,8 mm, z toho pramení pojmenování 3528. Příkon 0,08 W.
SMD 5050 - Čtvercový čip SMD 5050 se skládá ze tří čipů, má rozměr 5 x 5 mm s příkonem 0,24 W.
SMD 5630, 5730 - Čip s příkonem 0,5 W. Tento nový model LED čipů má vyšší účinnost než čipy SMD 5050, menší rozměr a dosahuje maximální světelný tok až 100 lm/W. Menší výška čipu umožňuje lepší chlazení.
SMD 3014 - Čip je menší variantou čipu SMD 5630 se čtvrtinovým výkonem.
SMD 2835 - Čip je vylepšenou variantou níže popsaného čipu SMD 5630. Je opatřen hliníkovou podložkou a je tenčí, což umožňuje lepší chlazení a světelný tok až 110 lm/W.
COB LED - Nové technologické řešení, kdy čipy jsou připevněny přímo na desce plošného spoje a tím je zajištěn dokonalý odvod tepla, současně je možné na malou plochu umístit mnoho čipů. Světlo je potom z COB čipů rovnoměrně rozloženo, tomu odpovídá vysoká svítivost a životnost.
AC COB LED - Jde nejnovější technologie LED čipů , které se připojují přímo na střídavé napětí. Každá půlvlna proudu napájí jinou skupinu LED čipů. AC COB tak nepotřebují pro svoji funkci měnič napětí obsahující elektrolytický kondenzátor, který bývá nejslabším článkem pro životnost LED žárovky. Další výhodou AC COB je možnost stmívání téměř každým stmívačem na trhu.


Měniče proudu

Měniče jsou obvody, které zajišťují optimální napájení čipů v celém rozsahu výrobcem udávaného vstupního napětí. V současné době se používají tyto dva typy:

1) RCD (Rezistor Capacity Driver) - Odporově kapacitní měnič
2) CCD (Constant Current Driver) - Měnič s konstantním zdrojem proudu

RCD - Odporově kapacitní měnič
Odporově kapacitní měnič RCD pro LED žárovky. Odporově kapacitní měnič je jednoduché zařízení umožňující napájení čipu v relativně malém rozsahu vstupního napětí. Vstupní napětí je přiváděno k vlastnímu čipu přes odpor (nebo kondenzátor ve funkci odporu v obvodu střídavého napětí) omezující proud procházející čipem na požadovanou hodnotu a filtrační kondenzátor omezující jeho kolísání způsobeného periodickou změnou střídavého napětí v síti. Výhodou je jednoduchost a nízká cena , nevýhodou nepatrná změna jasu (blikání) způsobené nedokonalou filtrací. Při relativně nízké frekvenci síťového napětí by rozměry filtračního kondenzátoru pro dokonalou filtraci byly neúměrně velké. Prostým okem tyto malé změny nelze postřehnout, ale při focení nebo videozáznamu lze pozorovat v obraze pruhy s různým jasem. Logickým důsledkem tohoto zapojení je i to, že se snižujícím se napětím klesá i jas žárovky a naopak při jeho zvýšení nad mez udávanou výrobcem hrozí poškození čipu.

CCD - Měnič s konstantním zdrojem proudu
Měnič s konstatním zdrojem proudu CCD pro LED žárovky. Jak je již z názvu patrné, jedná se o elektronický obvod, který napájí čip konstantním proudem v širokém rozsahu napájecího napětí. Z hlediska elektronického zapojení se jedná o spínaný zdroj konstantního proudu pracující na frekvenci v řádu kHz a proto pro dokonalou filtraci stačí relativně malý filtrační kondenzátor. Tím nedochází k periodickému kolísání jasu jako u RCD měničů. Další výhodou je pak ochrana čipu i při velkém výkyvu vstupního napětí. Nevýhodou je vyšší cena.


K čemu je to dobré znát?

Pokud se chceme probírat technickými charakteristikami, tak nám alespoň hrubá znalost čipů a měničů umožní zjistit, jak moc vývojově starou nebo novou žárovku kupujeme. Tak můžeme srovnat, zda její elektronické části odpovídají ceně. Vývoj LED žárovek jde stále dopředu, a proto je zbytečné draze kupovat žárovky, které byly dřívě na špici, ale dnes jsou již průměrem.



Životnost různých typů žárovek.

ŽIVOTNOST


U LED žárovek se obecně se uvádějí velmi vysoké hodnoty životnosti (desítky tisíc hodin). Otázkou ale je, co vlastně tato životnost znamená. U klasické žárovky prasklo vlákno, žárovka přestala svítit okamžitě a bylo jasné, kdy skončila její životnost. U LED žárovek můžeme nalést údaje, kdy se životnost počítá jako okamžik, ve kterém žárovka sníží světelný tok např. pod 70% původní hodnoty, ale bude svítit dále. Takové údaje jsou pro běžného spotřebitele trochu matoucí a mnoho důvěry nevzbuzují. Už jen z toho důvodu, že úsporné žárovky se také pyšnily takto vysokými obecnými údaji, avšak v praxi se životnosti dramaticky rozcházely od výrobce k výrobci a někdy přestaly svítit dříve než klasická žárovka.

Zdá se tedy, že u LED žárovek je situace obdobná. Z principu bude teoretická životnost čipu v žárovce jistě překvapivě vysoká. Ovšem pouze pokud bude dostatečně chlazen a bude mu dodáván proud z měniče. Bez toho se čip neobejde. Analogií by mohl být případ dieslového motoru. Vydrží skutečně mnoho let a kilometrů. Pokud se však u benzinové stanice spletete a nalejete do nádrže benzín, tak po pár kilometrech již voláte opraváře.

To samé je s LED žárovkami. Světelná účinnost LED žárovek je cca 45% a zbytek se přemění v teplo, které snižuje životnost čipu a je potřeba ho odvést chladičem. Odvedení tepla je také důležité i pro měnič proudu, neboť čím vyšší bude teplota v jeho okolí, tím se sniží životnost elektronických součástek, převážně elektrolytického kondenzátoru, který vyschne, čip přestane být zásobován proudem a žárovka přestane svítit.

K čemu je tato informace dobrá?

LED žárovka s masivním chladičem.

Na trhu se vyskytují LED žárovky, které připomínají svým tělem spíše klasickou žárovku, ale i LED žárovky, které svým leskem a žebrováním připomínají design ze sci-fi filmu. A je zcela přirozené, že běžný spotřebitel, který se v problematice neorientuje, volí i citem. A tak sáhne po LED žárovce, která mu více připomíná žárovku klasickou. Ovšem pokud by sci-fi design esteticky nevadil, tak ten by byl tou lepší volbou. Takový design není jen pro oko, ale vypovídá i o tom, jak kvalitně je LED žárovka chlazena. Tělo těchto žárovek je vyrobeno z hliníku, který je ověřeným chladičem, a tak je to lepší varianta (převážně u vyšších výkonů), než tělo z porcelánu nebo dokonce z plastu. To ovšem neznamená, že žárovky s hladkým tělem nemohou elektroniku dobře uchladit. Jenže do vnitřní konstrukce žárovky běžný spotřebitel nevidí, tak toto je asi jediné kritérium, kdy může i sám rozhodnout, která LED žárovka má dobré chlazení, než se jen spoléhat na údaje výrobce.


Časté zapínání a vypínání LED žárovek

U klasických a halogenových žárovek dochází při každém zapnutí k proudovému a tepelnému rázu vlákna, který sice snižuje její životnost, ale jen zanedbatelnou měrou. Naopak časté zapínaní negativně ovlivňuje životnost úsporné žárovky, kde se životnost při častém zapínání snižuje. Udává se, že LED žárovkám časté zapínání a vypínání nijak nevadí. Tento údaj se dá již částečně ověřit. Stačí žárovku zapínat a vypínat např. po jedné sekundě a měřit kolik taková žárovka vydrží, když se bude takto zapínat několik dní nebo týdnů. A ukazuje se, že časté zapínání LED žárovkám opravdu nijak nevadí. Samozřejmě, že takový test nemůže identicky nahradit reálný provoz po celou dobu životnosti LED žárovky, avšak takto lze získat alespoň základní představu, co konkrétní typ LED žárovky v tomto ohledu snese.