Najnowsze technologie świetlne LED - GOMAR PLUS - producent

Diody LED (ang. Light Emitting Diode) to półprzewodnikowe źródła światła wykorzystujące zjawisko elektroluminescencji. Złącze p-n diody emituje światło po wzbudzeniu prądem elektrycznym. Zasadniczo złącze p-n w typowych diodach nie emituje samo z siebie światła białego, dla uzyskania pożądanej barwy światła stosuje się luminofory w odpowiednich barwach. Dzięki odpowiedniemu doborowi i mieszaniu barw luminoforu możemy otrzymać różne kolory światła, w tym kolor biały.


Rozkład widmowy to obraz światła rozłożonego na pojedyncze czynniki pod względem barwy. Barwy określa długość fali (podawana w nanometrach) i odpowiadająca im moc. Ludzkie oko reaguje na barwy z przedziału 380nm – 780nm. Fale poniżej tej wartości to ultrafiolet (UV), powyżej to podczerwień (IR). Z wykresu rozkładu widmowego możemy odczytać jaka część energii odpowiada konkretnemu zakresowi długości fal i tak np. przy niebieskich źródłach światła takich jak taśmy i listwy LED RGB większość mocy światła skupiona będzie na niebieskim obszarze wykresu. Przykłady rozkładów widmowych dla poszczególnych kolorów taśmy LED RGB (R-red, G-green, B-blue) znajdują się poniżej.

Rozmawiając o barwach warto wyjaśnić czym jest temperatura barwowa wyrażana w Kelwinach. Pojęcie temperatury barwowej powiązane jest z promieniowaniem ciała doskonale czarnego. Jako model promieniowania ciała doskonale czarnego można przyjąć tygielek wypełniony platyną, która to po rozgrzaniu do określonej temperatury emituje światło o określonej temperaturze barwowej. I tak platyna po stopnieniu i uzyskaniu temperatury 2046K emituje światło o temp. barwowej 2046K. Światło świeczki emituje około 2000K, żarówka około 2700K. Właśnie żarówka jest dobrym przykładem „wzorca” temperatury barwowej ponieważ wolframowa skrętka żarówki uzyskuje temperaturę około 2700K – 2800K jednocześnie dając światło o podobnej temperaturze barwowej (przykład na rysunku poniżej).

Rozkład widmowy i temperatura barwowa nabierają znaczenia przy doborze oświetlenia. Tak na przykład światło o ciepłej temperaturze barwowej (ok. 3000K) warto wybierać do pokojów dziennych i salonów ponieważ działa ona na nas uspokajająco i relaksująco. Zimniejsze światło (ok. 5000K) jest natomiast lepsze do pracy, dzięki czemu znajdzie dobre zastosowanie na halach produkcyjnych, magazynach lub też w nowoczesnych, jasnych wnętrzach. Przy tym wszystkich należy pamiętać, że odczucie komfortu oświetlenia jest mocno subiektywne i zależy też od osobistych preferencji użytkownika.

Dokładne określenie barwy ułatwia wykres chromatyczności stworzony przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową CIE. Wykres xy CIE 1931 to standard barw uznany przez komisję oświetleniową, zaprezentowany na wykresie w kształcie trójkąta, zawierający barwy postrzegane przez ludzkie oko. Dzięki temu wykresowi, jesteśmy w stanie precyzyjnie określić barwę światła, na wykresie opisuje się ją za pomocą współrzędnych x i y. Poniżej przykładowy wykres chromatyczności xy oraz tabela z szczegółowymi danymi określającymi barwę światła takimi jak: temperatura barwowa, współczynniki oddawania barw i uśredniony współczynnik Ra, poza tym współrzędne xy (xk, yk).

Współrzędne chromatyczności

xk

0,3844

yk

0,3848

uk

0,2245

vk

0,3371

Temperatura barwowa [K]

3953

Wskaźniki oddawania barwy

Iluminant odniesienia xr

0,3825

Iluminant odniesienia yr

0,3781

Iluminant odniesienia ur

0,2260

Iluminant odniesienia vr

0,3350

Iluminant

Rozkład Plancka

Jasnoczerwona

R1

80,98

Żółta

R2

87,77

Żółtozielona

R3

94,46

Jasnozielona

R4

83,33

Zielononiebieska

R5

81,37

Jasnoniebieska

R6

84,79

Jasnofioletowa

R7

89,27

Purpurowa

R8

68,15

Głęboka czerwona

R9

13,61

Głęboka żółta

R10

70,41

Głęboka zielona

R11

81,48

Głęboka niebieska

R12

70,34

Oranżowa jasna

R13

82,24

Żółtozielona jasna

R14

96,53

Średnia 8 próbek

Ra8

83,76

Średnia 14 próbek

Ra14

77,48

Kolejnym elementem charakterystyki światła jest współczynnik oddawania barw Ra, znany również jako CRI (Colour Rendering Index). Na podstawie pomiaru rozkładu widmowego źródła światła możemy określić z jaką dokładnością oddawane są poszczególne barwy przez nie oświetlone. Zakres tego współczynnika zawiera się w przedziale od 0 do 100, a im wyższy współczynnik, tym lepiej będą oddawane barwy oświetlone omawianym źródłem światła. Używana przez producentów oświetlenia wartość Ra to najczęściej uśredniowa wartość dla 8 próbek czyli kolorów wzorcowych (od R1 do R8). Każda z tych próbek odpowiada danemu kolorowi, im wyższa wartość tym kolor oświetlony wygląda bardziej naturalnie. Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa CIE wybrała sześć dodatkowych specjalnych kolorów (od R9 do R14) w związku z czym można również używać uśrednionej wartości Ra dla czternastu próbek, co jest uzasadnione gdy chcemy bardziej precyzyjnie określić oddawanie barw.

Najwyższy współczynnik Ra - 100 ma światło słoneczne, wysokie wyniki osiąga również światło żarowe, wynika to z jegorozkładu widmowego, ponieważ widmo żarówki jest „pełne”, a widma innych źródeł światła, jak np. diody LED mają pewne luki w rozkładzie widmowym. Diody o białym kolorze świecenia, w konsekwencji swojej budowy nie najlepiej oddają czerwoną barwę (R9) co jest widoczne w tabeli powyżej. Diody LED dobrej jakości charakteryzują się współczynnikiem Ra w wysokości powyżej 80 i jest to w zupełności wystarczające dla większości zastosowań oświetleniowych. Niższe Ra może skutkować gorszym odbiorem barw oświetlonego obiektu. Wyższe współczynniki Ra na poziomie 90 a nawet 99 są osiągalne dla diod LED i są stosowane w najbardziej wymagających scenach oświetleniowych, tam gdzie obiekty poddane działaniu światła muszą wyglądać jak najbardziej naturalnie. Przykładem użycia takich półprzewodnikowych źródeł światła mogą być sale chirurgiczne, gabinety dentystyczne, sale ekspozycyjne, muzealne. Aktualnie w naszej ofercie pojawiają się moduły Moduł LED COB SMD D50-GLOW-DIM CCT 1000K - 3160K High Ra R9 o bardzo dobrych parametrach oddawania barw, z wysokim CRI, oraz dobrym oddawaniem barwy R9. Taki efekt uzyskany jest dzięki mieszaniu światła z różnych diod o różnym rozkładzie widmowym. Pokazuje to jak wartościowym źródłem światła są diody LED, które dzięki nieustannemu, szybkiemu rozwojowi potrafią spełniać coraz bardziej wymagające zadanie oświetleniowe.

Znając krótką charakterystykę barwy światła warto wspomnieć również o jego mocy i jasności. Strumień świetlny to jedna z podstawowych wartości opisujących moc i jasność światła, jego jednostką jest lumen. Jest to całkowita ilość światła emitowana przez źródło w przestrzeń. Światłość (jednostka-kandela) to z kolei wartość określającą ilość światła emitowanego przez źródło w określonym kierunku.

Źródło: www.swiatlo.tak.pl

Załóżmy, że oprawa LEDowa o długości 1m i mocy około 15W osiąga ok. 1200lm i 350 kandeli. Po założeniu szybki skupiającej światło w wiązkę o rozsyle około 30 stopni ta sama oprawa zyska więcej kandeli jednak strumień świetlny pozostanie na niezmiennym poziomie 1200lm. Ponieważ ludzkie oko różnie reaguje na barwy o różnej długości fali sam rodzaj światła i jego widmo mają wpływ na postrzeganie odczucia jasności co może wprowadzać mylne odczucia i dwa światła o podobnej jasności odbieranej przez oko mogą mieć inny strumień świetlny.

Dzięki wysokiej skuteczności świetlnej diody LED przynoszą oszczędności w rachunkach za energię elektryczną, pozwalają zaoszczędzić do 90% energii. Skuteczność świetlna (wydajność świetlna) określa stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez określone źródło światła do pobieranej przez nie energii w jednostce czasu. Jednostką jest lumen/wat (lm/W). Przykładowe skuteczności świetlne różnych źródeł światła:

- żarówka 10 lm/W

- lampa halogenowa 16-20 lm/W

- świetlówka 50-100lm/W

- dioda LED 100-200lm/W

Należy wspomnieć, że skuteczność diody LED czy świetlówki będzie inna dla całej lampy niż dla pojedynczej diody czy świetlówki. Należy doliczyć straty występujące na układach zasilających oraz na optyce, nie mniej jednak źródła te pozostają cały czas najbardziej efektywnymi. Poniżej przentujemy wykres określający zależność pomiędzy prądem zasilania diody i jej skutecznością swietlną. Dotyczy on kilku rodzajów diod, dwóch producentów, na których bazują niektóre nasze produkty - listwy LED sztywne i moduły LED:

- OSRAM DURIS E5: L060-050-10-03, L038-120-10-07, L038-240-10-07, L034-063-10-07, L051-061-10-07, moduły LED serii ZH 280mm

- OSRAM DURIS E3: L012-100-10-03, L012-050-10-03, L007-033-10-07, L010-033-10-07, L010-120-10-07, L015-050-10-07

- EDISON: L024-100-10-03, L024-050-10-03, L021-120-10-07, L013-050-10-07

Porównując diodę LED ze świetlówką należy zwrócić uwagę na to, że świetlówka (także żarówki) to dookólne źródła, diody LED natomiast świecą kierunkowo, z reguły pod kątem 120 stopni. Efektem tego jest wyższa sprawność lamp z diodami LED od lamp świetlówkowych, w których część światła tracimy na odbiciu promieni świetlnych od powierzchni. W praktyce, na rynku dostępne są lampy LED pozwalające na zaoszczędzenie do 50% energii w porównaniu z lampami świetlówkowymi oraz do 90% wporównaniu z tradycyjnymi źródłami światła. Kolejną ważną zaletą diod LED jest ich wysoka trwałość rzędu 30 tysięcy do 100 tysięcy godzin, dla porównania żywotność tradycyjnej żarówki to ok. 1 tysiąc godzin, żarówki halogenowej ok. 5 tysięcy godzin, świetlówki ok. 10 tysięcy godzin. Należy nadmienić, że jedynie markowe diody wykazują się tak długą trwałością, należy być ostrożnym czytając obietnice sprzedawców podających czas życia tanich, dalekowschodnich produktów na poziomie 100 tysięcy godzin, często rzeczywista trwałość tanich diod LED wynosi tylko kilka tysięcy godzin. Ponadto, dioda LED nie przepala się od razu, traci powoli strumień świetlny, a jej żywotność podawana jest dla spadku strumienia świetlnego do 75 procent. Po tym czasie dioda może świecić dalej, ale słabszym światłem. Trwałość diody przynosi także oszczędności w przypadku wymian źródeł światła, gdy dostęp do lampy i wymiana żarówki czy świetlówki to dodatkowa praca oraz dodatkowy koszt.