Villanyszerelők Lapja

Hogyan válasszunk LED fényforrást?

| |  9799 | szóljon hozzá!

Hogyan válasszunk LED fényforrást?

Cikkünkben néhány kiválasztási szempontra szeretnénk felhívni a figyelmet, melyek a LED fényforrások vásárlásánál hasznosak lehetnek szakemberek és laikusok számára egyaránt.

Először is tisztába kell lennünk azzal, mire is van szükségünk, vagy milyen izzólámpát kívánunk helyettesíteni. A lámpatest mérete, kivitele, burájának átlátszósága vagy átlátszatlansága, esetleg tükre és a fény irányítottsága meghatározza a belehelyezendő fényforrás kivitelét. Átlátszó búrában, ahol a káprázás zavaró lehet, vagy ahol kifejezetten szórt, diffúz fényre van szükség, korábban is opálburás fényforrást használtunk, illetve a sejtelmesebb megjelenésű (és jobb hatásfokú) belül homályosított burást. A többi esetben, amikor a lámpatest burája eleve megakadályozta a káprázást vagy kifejezetten jól irányítható, pontszerű fényforrásra volt szükségünk, ott átlátszó burást. Ez olyan általános szempont, mely a LED-ek korszakában sincs másképp, sőt attól is független, hogy gyertya, kisgömb vagy normálizzó helyett szeretnénk-e LED-et használni.

Gyertya formájú retrofit LED kiviteli formák. Átlátszó, homályos, matt és átlátszó lencsés optikájú. Számtalan változatban kaphatók.

A másik fontos jellemző a fényforrás sugárzási szöge. Az izzólámpáknak gyakorlatilag gömb alakú fényeloszlása van, kivéve a fej irányát. A retrofit kompakt fénycsövek és LED-ek estén sokan érzik azt, hogy „nem úgy világít”, mint a megszokott izzólámpa. Ennek többek közt oka lehet a fény iránya: az egyenes kompakt fénycsövek vékony hengerrel modellezhetők, ahol a felület legnagyobb része a palást, tehát ezek a palástra merőlegesen, azaz főként „oldalirányban” sugároznak. Hasonló a helyzet az ún. kukorica formájú LED-eknél is. 

A másik szélsőséges eset, amikor a fényforrás hossztengelyére merőlegesen egy nyomtatott áramkörön helyezkednek el a LED-ek, melyek kizárólag előre sugároznak, oldalirányban szinte nincs fénye a lámpának. Mindkettő teljesen megváltoztatja az izzólámpákhoz tervezett lámpatest megszokott sugárzási karakterisztikáját, teljesen új vizuális környezetet teremt, egyszerűen nem oda világít, ahova kellene. Ezért nagyon fontos, hogy ahol kifejezetten izzólámpához szánták a lámpatestet, ott az izzólámpához hasonló, leginkább gömb karakterisztikájú fényeloszlással rendelkező helyettesítő fényforrást válasszunk.

Említést kell még tenni a filament LED-ekről, ezek azok a sárga fogpiszkáló-szerű LED-eket tartalmazó fényforrások, melyekben e LED-ek kivitele és elhelyezése az izzólámpákban megszokott látványt nyújtják. (A filament angolul a wolfram spirált is jelenti, ami az izzólámpában világít, innen ered a név.) Az előnye, hogy nem csak kinézetében, hanem fényeloszlásában is nagyon hasonlít a korábbi izzólámpára, a LED-ek különböző szögekben állnak, önmagukban is nagyon szélesen és diffúz módon sugároznak, tehát ideális helyettesítői az átlátszó búrás izzólámpáknak.

Fényáram, fényhasznosítás

Az izzólámpák kivonásával megszűnt az a kényelmes helyzet, hogy a teljesítmény meghatározza fényáramot. Korábban mindenki tudta, hogy az adott helyre 60 W-os, 40 W-os stb. izzóra van szüksége. Ma a LED-ek változatos teljesítménnyel kerülnek forgalomba, a polcokon évekkel ezelőtti és friss fejlesztések, különböző technológiával készült chipekkel épített lámpák egyaránt jelen vannak. Azonos teljesítmény esetén kétszeres különbség is lehet fényáramban, tehát akinek már tapasztalata alapján pl. egy 5 W-os LED egyszer bevált, nem biztos, hogy más gyártó más típusából egy másik 5 W-ossal elégedett lesz. 

Az első fénytechnikai mennyiség, melyet a kiválasztáskor megtekintünk, legyen a fényáram, mértékegysége a lumen [lm]. A fényáram határozza meg, hogy a teljesítménytől, a sugárzási szögtől, az iránytól függetlenül mennyi az az összes fény, amit a lámpa kisugároz. Szinte minden terméken van egy jelölés, mely a LED-del azonos teljesítményű izzólámpára utal - ezt vagy elhisszük, vagy nem. Nehezíti a helyzetet az is, ha felkerekíti a gyártó a nagyobb járatos teljesítményhez, de az is, ha nagyon precíznek kíván mutatkozni és pl. 87 W-os izzólámpával tekinti ekvivalensnek a LED terméket, ami pont valahol félúton van a 75 W-os és a 100 W-os izzó közt. Segít, ha tudunk 13-al szorozni, a megszokott izzó teljesítménye 13-al szorozva nagyjából a fényáramát adja lumenben, tehát ha pl. egy 100 W-os izzó helyett keresünk LED-et, akkor kb. 100x13=1300 lm fényáramra van szükségünk.

A fényhasznosítás azt mutatja meg, hogy 1 W elektromos teljesítményből hány lumen fényt állít elő a lámpa, ez a hatásfoka, lumen per wattban mérik [lm/W]. Ennek egyszerűbb feltüntetése az energiahatékonyság, az energiacímkén „A++”-tól „E”-ig vannak hatékonysági kategóriák. Ezek elég szélesek, egy „A+” fényforrás gyakorlatban 88 135 lm/W közt bárhol lehet. Bár a pénztárcánkat érinti, ami mindig fájó pont, mégsem szabad túl nagy jelentőséget tulajdonítani neki. A korszerű LED-ek fényhasznosítása garantáltan sokkal jobb az izzólámpáknál, a halogénlámpáknál, de már a kompakt fénycsöveket is beelőzték. Tehát jól járunk vele, nem érdemes más szempontokat félresöpörni azért, mert pl. egy izzólámpához képest 70% helyett 72% energia megtakarítást tudunk elérni egy kicsit jobb fényhasznosítású LED-del.

Szem előtt kell tartani azt is, hogy a LED technológia napjainkban is dinamikusan fejlődik, minden évben jobb fényhasznosítású termékek kerülnek piacra. Ennek megfelelően változik a „jó” fényhasznosítás számszerű értéke is. Ezzel párhuzamosan az energiacímke is változni fog 2018-tól, az EU illetékes bizottsága tervei szerint az eddigi legjobb „A++” termékek az új rendszer szerint „D” kategóriába süllyednek, utat nyitva ezzel a jövő korszerűbb termékeinek.

Színhőmérséklet, színvisszaadás

A lakásvilágítás mindig meleg fényt kíván. Az izzólámpáknak is meleg a fénye, ezt szoktuk meg és a lakásokban (vagy pl. szállodai szobákban) jellemző megvilágítási szintek is ezt indokolják. A színhőmérsékletet kelvinben [K] mérik, 3300 K-nél kisebb (!) értékek számítanak melegnek. A gyakorlatban az izzólámpához hasonlítjuk e retrofit fényforrások fényét, ezért az izzólámpáéval megegyező 2700 K színhőmérsékletet érezzük természetesnek a lakásban. Sokan idegenkednek az új technológiától, hidegebbnek látják a fényét, mint a műszerek. Nekik jó választás lehet az extra melegfehér fény, 2500, sőt 2200 K színhőmérsékletű termékek is kaphatók.

A jelenlegi LED technológia sajátossága, hogy – még ugyanazon terméktípus esetén is – az egyre hidegebb színhőmérsékletű változatok fényhasznosítása is egyre jobb lesz. Csábító lehet ugyanazért az árért pár lm/W-al nagyobb fényhasznosítású terméket választani, de lakásba semmi esetre se válasszunk hideg fényűt! Sem pszichológiai szempontból, sem a megvilágítás nagysága miatt nem indokolt, sőt, még a semleges (3300-5300 K) tartomány sem. 

A színvisszaadás megmutatja, hogy mennyire valósághűen látjuk a színeket a mesterséges világításnál. A jele a CRI vagy Ra betűk, mindenképp 80-100 közti értéknek kell ott állnia. Jellemző a 80-as színvisszaadási érték, mely minden hétköznapi tevékenységhez megfelelő. 80 alatti színvisszaadású LED-et semmi esetre ne válasszunk lakóhelyiségbe! Magasabb igények kielégítéséhez lehet kapni 85 körüli, sőt 90-es színvisszaadású gyertya vagy izzó formájú LED-eket is, ezekben javított vagy több komponensű fénypor, esetleg kiegészítő vörös LED van és fényhasznosításuk picivel alacsonyabb, mint a 80-as társaiké. Ne sajnáljuk azt a pár fillért, ha olyan színazonosításhoz szükséges munkához vagy hobbihoz használjuk, mint a varrás, kötés, bélyeggyűjtés stb., elvégre általában 1-1 fényforrásról beszélünk.

A színvisszaadás (CRI), a 70-es érték már nem elfogadható

Élettartam, minősítések

A retrofit LED-ek fejrészében mindig egy pici tápegység húzódik meg, tehát nem közvetlenül hálózati feszültségre vannak kötve a chipek. Ezek általában egyszerűek, kevés alkatrészből állnak, ennek ellenére meghibásodhatnak. Ha egy LED kiég, azaz egyik pillanatról a másikra megszűnik működni, akkor többnyire a tápegysége ment tönkre. A tápegység átlagos várható élettartama statisztikailag meghatározható, „tervezett avulással” beállítható, ez lehet az egyik oka az élettartam végének.

A másik ok a LED-ek általánosan jellemző fényáram csökkenése. Az üzemidő előrehaladtával egyre kevesebb fényt adnak le, sok tízezer óra elteltével már csak pislákolni fognak. Ezért meg kell húzni egy határt, mikor tekintjük a LED fényforrást „kiégettnek” fényáram csökkenés miatt. Ez LED-ek esetén a kezdeti fényáram 70%-a vagy 80%-a. Gyakoribb a 70%-os érték. Ez mindig statisztikai adat, egy adott darab fényforrás ennél sokkal kedvezőbben vagy kedvezőtlenebbül is viselkedhet. A névleges élettartamot L-el jelölik és mindig tartozik hozzá egy B-vel jelölt szám, mely a meghibásodási arányt jelöli. Például az L80B10 30 000 h azt jelenti, hogy 30 000 üzemóra után a LED lámpák legfeljebb 10%-a lesz oly módon hibás, hogy a fényáramának kevesebb mint 80%-át adja le. 

Az L70B50 20 000 h azt jelenti, hogy 20 000 üzemóra után a LED lámpák fele kevesebb, mint 70% fényárammal rendelkezik. Tehát egyrészt az élettartam-adat kizárólag a fényáram-csökkenés mértékével és valószínűségével együtt értelmezhető! Félrevezető, ha csak egy üzemóra szerepel a termék adattábláján, mert az akár azt is jelentheti, hogy az adott idő elteltével még lesznek olyan példányok, amik valahogy világítanak. Igen nagy különbség van a hasonló L_B_ értékek közt, aki sok LED-et üzemeltet egyszerre, érdemes utánaszámolnia. Az L80B10 még Φ0 x 0,8 x 0,9, azaz 72% fényáramot ígér a jelzett élettartam végén, ezzel szemben az L70B50 már csak  Φ0 x 0,7 x 0,5, azaz 35% fényáramot. Mindez persze statisztikailag áll, egy adott darab fényforrás ennél sokkal kedvezőbben vagy kedvezőtlenebbül is viselkedhet.

Egyszerűsített ábra egy LED sokaság L_B_ várható élettartam értékeinek valamint a minimálisan várható fényáramának összevetéséhez. A 100% az adott LED sokaság kezdeti fényáramát jelöli.

Az élettartam a LED-ek esetén erősen hőmérsékletfüggő. A tervezett átlagos élettartamot csak bizonyos meghatározott hőmérsékleten lehet garantálni, a hőmérséklet emelkedésével az élettartam jelentősen csökkenhet. Vegyük figyelembe, hogy egyrészt a gyártók nem mindig jelölik, hogy a feltüntetett élettartamhoz mekkora és hol mérendő hőmérséklet tartozik. Gyertya vagy normálizzó formájú retrofit LED fényforrások esetén különösen az 50 000 h vagy ennél is magasabb élettartam esetén lehetünk gyanakvóak. Az élettartam számszerűen igaz lehet, de valószínű, hogy csak 25°C chiphőmérséklet mellett, amit valós körülmények közt lehetetlen biztosítani, hiszen a chip belül melegszik, szobahőmérsékleten üzemeltetett lámpa esetén jellemzően 80-90°C-os, vagy még melegebb. Tovább ront a helyzeten, ha zárt búrás lámpatestben használjuk a fényforrást, így felmelegszik körülötte a levegő, tovább növelve a chip üzemhőmérsékletét és tovább csökkentve az élettartamát. Ez utóbbi, azaz a zárt búrás üzemeltetés még a korrekt módon megadott várható élettartamot is számottevő mértékben csökkentheti, csalódást okozva a felhasználónak.

CE

Az EU területén forgalomba kerülő villamos termékek ún. CE minősítéssel kell rendelkezzenek, ezt minden terméken fel is tüntetik. Ez a gyártók önellenőrzésén alapul és független harmadik fél nagyon ritka esetben ellenőrzi a mérések elvégzését és hitelességét. A gyártók túlnyomó többsége korrekt, a termékeik megbízhatók és biztonságosak, de mindig előfordulnak zavarosban halászók. A CE jelölés tehát nem garancia a minőségre, hanem kötelező elem. Gyakran találkozni RoHS jelöléssel is, mely az egészségünkre és a környezetünkre veszélyes anyagoktól való mentességet jelöli. Ez fényforrások esetén leginkább az ólom, higany és kadmium mentességet jelenti. Az RoHS 2013 óta bekerült a CE megfelelőség körébe, tehát amin CE jel van, az RoHS-nek is megfelel, függetlenül attól, hogy ez utóbbi külön feltüntetésre került-e.

Szabályozhatóság

A gyertya és normálizzó alakú LED fényforrások általában a fali kapcsolókba épített (jellemzően fázishasításos elven működő) fényáram szabályozókkal nem szabályozhatók. Amelyik mégis, arra ráírják és/vagy egy kis piktogrammal egyértelműen jelzik. 

Sajnos a gyakorlat nem ilyen egyértelmű. A szabályozhatóság kulcsa a LED fényforrásban a fentebb említett kis tápegység kialakítása, amely nagyon változatos. Nem városi legenda, hogy egyes LED fényforrásokat akkor is lehet szabályozni, ha ezt a gyártói ajánlás tiltja, de ez nem csak a fényforrástól, hanem a fali szabályozó készülék típusától is függ. Senki ne kísérletezzen, mert nem csak a fényforrását teheti tönkre másodpercek alatt, hanem esetleg a szabályozó készüléket is. Ugyanakkor azokat a LED lámpákat, melyeket a szabályozást engedélyező jellel látták el, sem minden szabályozóval lehet használni. A nagynevű gyártóknak hosszas és bonyolult táblázataik vannak, melyben feltüntetik, melyik terméküket, melyik kapcsoló gyártónak, konkrétan melyik típusával tesztelték. Az eredmény így sem egyértelmű, az egyes kombinációk sokszor „részben működik” jelölést kapnak, ami azt jelenti, hogy csak egy keveset lehetett csökkenteni a fényáramon. 

Egy gyertya LED tápegysége és egy 5Ft-os.

Ha nem működik, vagy részben nem működik együtt egy fali szabályozó egy retrofit LED fényforrással, akkor gerjed és villog, esetleg kialszik vagy be se kapcsol. Ha nincs a LED gyártójának kompatibilitási táblázata, inkább ne kísérletezzünk. A fali szabályzók nagy része még izzólámpához, halogén lámpához készült és egy minimum teljesítmény (megszólalási küszöb) alatt nem működik. Ez a teljesítményhatár 20-40 W körül van, pont a jelenleg kapható retrofit LED-ek egységteljesítménye felett. Egy hatágú csillárban már ezek a teljesítmények összeadódnak, nagyobb az esély a sikerre. 

A fali szabályozókon – a korábbi halogén lámpák induktív vasmagos és elektronikus transzformátorai felkészülve – RL vagy RC (ritkábban RLC) jelölés található, utalva a terhelés jellegére, mellyel a szabályzó működőképes. RL esetén induktív terheléssel működik és felfutó élre szabályoz, RC esetén kapacitívval és lefutóra szabályoz, RLC esetén kézzel átkapcsolható a két állapot között (ritkábban felismeri a kapcsoló a terhelést, ekkor mikrokapcsoló sincs benne). A tapasztalat azt mutatja, hogy leginkább RC jelű fali szabályzókkal működnek a retrofit LED-ek, de akadnak renitens típusok. Sajnos, erre sem szabvány, sem iparági megegyezés nincs, mondhatni, hogy ezen a téren teljes a káosz.

Végezetül a kapcsolókkal kapcsolatosan érdemes megemlíteni azt is, hogy a parázsfény és különösen a LED visszajelzős kapcsolókkal használva néhány LED „kikapcsolt” állapotban nagyon halványan világít vagy villog. Ez csak a kikapcsolt állapotot jelző kapcsolóknál fordulhat elő, ahol a jelzőfényen keresztül folyó igen kis áram hatására is működik (bár rendellenesen) a LED. Ha ez előfordul, vagy a LED-et, vagy a kapcsolót cserélni kell. Kaphatók olyan LED fényforrásokra készült visszajelzős kapcsolók, melyeknél már tervezéskor ügyeltek arra, hogy ez a jelenség ne fordulhasson elő. 

A fenti szempontok egy szempontrendszert alkotnak, valamennyit egyszerre kell figyelembe venni, ha LED lámpát választunk. A prioritásai viszont mindenkinek eltérők, kinek ez a fontosabb szempont, kinek az, mérlegelni kell az elérhető előnyök és az esetleges hátrányok között.

LEDVilágítástechnika



A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.