Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Világítástechnika

WEB-es LED-ek II.

2012/10. lapszám | Nádas József |  8359 |

Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

WEB-es LED-ek II.

Szeptemberi lapszámunkban olvashatták az első részét annak a cikknek, amely napjaink slágercikkének, az interneten websohopok tucatjai által kínált, LED-ek vásárlásához kíván segítséget nyújtani. Írásunkkal a speciális világítástechnikai szakismeretekkel nem rendelkező kollégáknak, karbantartóknak, beszerzőknek igyekszünk hasznos információkkal szolgálni.„Hideg fényű”? Mielőtt továbbhaladnánk, még két fénytechnikai alapfogalmat tisztázni szükséges: a színvisszaadást és a színhőmérsékletet.

A színvisszaadási index (Ra vagy CRI jelöléssel) egy mértékegység nélküli szám, mely 100-as skálán mutatja meg, mennyire valósághűen érzékelhetők a színek az adott fényforrás fényénél. Folyamatos tartózkodásra szánt helyiség esetében (pl. lakások, munkahelyek) ennek legalább 80-nak kell lennie.

A jelenlegi kínálatban még sok termék nem éri ezt el, olyanok sem, melyek minden egyéb tekintetben kifogástalanok. Különös jelentősége van a színvisszaadásnak, ahol élelmiszert, műtárgyakat világítunk, vagy a munkavégzéshez pontos színazonosítás szükséges. A színhőmérséklet mutatja meg, hogy mennyire meleg (hétköznapi szóhasználattal élve: sárgásfehér) vagy mennyire hideg fényű (kékesfehér) a fényforrás. Mértékegysége a kelvin [K], amit ma már szinte minden fényforráson feltüntetnek. A 3300 K-nél alacsonyabb színhőmérséklet a meleg fehér, az 5300 K-nél magasabb a hideg fehér, a kettő közt semlegesről beszélünk. Fontos megjegyezni, hogy ez a mennyiség a szokásos „hőmérő szemlélettel” ellentétes: minél magasabb a színhőmérséklet, annál hidegebb fényről beszélünk. Az izzólámpa meleg fehér, számszerűen 2700 K, a halogénizzó 3000 K színhőmérsékletű, ha az izzólámpákhoz hasonlót szeretnénk, e tartományból válasszunk. A semleges fehér LED-ek 4000-5000 K körüli szín-hőmérsékletűek, de kapható határozottan hideg fehér 7500-9500 K között is.

A komfortérzetünk érdekében beltéri használatra csak a meleg fehér, nagyobb megvilágítási szintek esetén esetleg a semleges fehér javasolt, annak ellenére, hogy azonos típusú, ám eltérő színhőmérsékletű LED-ek közül a hideg fehéret nem csak fényesebbnek érzékeljük, hanem valóban magasabb fényáramú (nagyobb fényhasznosítású) szokott lenni. A LED színhőmérséklete szór, valójában csak a jelzett érték körüli. Gyengébb minőségű termék esetén néha szemmel is észlelhető apró különbségek vannak még az azonos csomagból származó LED-ek között is. Kerüljük azokat a termékeket, melyekhez nincs feltüntetve színhőmérséklet, esetleg csak utalás van rá (pl. CW/Cool White – hideg fehér), a lehetséges széles tartomány miatt meglepetéseket tartogathat.

Téves a „hideg fényű” elnevezés használata, amikor arra utal, hogy a LED kevés hőt sugároz ki. Sok félrevezető kifejezéssel illetik a LED-eket a weben: pl. „minimális a hőkibocsátása”, „teljesen hideg”, „nem sugároz hőt” stb., ez mind nem igaz. Tény, hogy az izzólámpához képest több energia alakul át fénnyé és kevesebb hővé, valamint a fénykibocsátás irányába kevesebb a sugárzott hő, mert főként az ellenkező oldalon történik a hőleadás. A LED – mivel fényhasznosítása hasonló a kompakt fénycsövekéhez – hasonló mértékben hasznosítja az elektromos energiát, és amit nem hasznosít, az hasonló mértékben hővé válik. Óriási különbség, hogy egy kompakt fénycső tenyérnyi felületen, a LED (maga a chip, ami világít és egyben hőt termel) viszont csak néhány mm²-en keresztül tudja e hőt leadni, ez több ezerszeres különbséget jelent! A hűtés az egyik legfontosabb konstrukciós kérdés, amit a gyártók hűtőbordákkal, szellőző résekkel szokták megoldani. Fontos, hogy olyan üzemeltetési feltételeket teremtsünk, melyek között valóban hatékonyan működik a hűtés, ellenkező esetben a félvezető túlhevül, ami a fényforrás élettartamának drasztikus csökkenésével jár.

Holtodiglan

Az élettartam a fényforrásoknál egy statisztikai várható értéket jelent, valamilyen szórással. Az izzólámpák szinte kőbe vésett 1000 órájához képest itt extrém különbségek vannak: gyártótól és típustól függően 8000-100 000 óra közt mindenféle értékkel találkozhatunk, egy-egy adott típust figyelve felhasználói szemmel a szórás is nagynak tűnik. Néhány éve még divat volt nagyon nagy számokkal dobálózni, ma már a 100 ezer óra komolytalan, de még az 50 ezer óra is fenntartásokkal fogadható el. Pillanatnyilag a 10-30 ezer óra közti érték tűnik reálisnak.

A retrofit LED fényforrások a fénykeltő félvezetőn kívül működtető egységet is tartalmaznak, ezek meghibásodási valószínűségének eredője adja a várható élettartamot, sőt, a működtető egység élettartama a gyártásban felhasznált alkatrészek jól ismert várható élettartama miatt esetenként rövidebb és jobban meghatározható, mint magának a fénykeltő LED chipnek az élettartama. Klasszikus „kiégés” esetén, tehát ha a fényforrás többé nem működik, elsősorban a működtető egység meghibásodására kell gondolni. A LED hasznos élettartama többnyire úgy ér véget, hogy fényárama egy adott szint (a névleges érték 70%-a) alá csökken, ekkor további üzemeltetése nem gazdaságos, és cserélni szükséges. Mivel ez hosszú évek alatt történik, szemmel szinte lehetetlen megmondani, mikor következik be, érdemes a várható üzemidőt meghatározni, és a cserét előre eltervezni. Ha a LED nem hozza a várt élettartam- értéket, esetleg jelentős a korai kihalások száma, még nem biztos, hogy a fényforrás a hibás. Meg kell vizsgálni az üzemeltetés hőmérsékleti körülményeit, és összevetni a gyártó által jelzett működési hőmérséklet-tartománnyal. A LED-ek túlhevülése jelentős mértékben csökkenti az élettartamukat, a hűtés, a megfelelő hőmérséklet a tényleges élettartam szempontjából kulcsfontosságú!

Sokak kérdezik, miért csak 10-20, esetleg 30 ezer óra a LED-fényforrás élettartama, hiszen korábban szinte örök életűnek harangozták be. Nos, közelítéssel egy notebook hasznos üzemideje 10-15 ezer óra, egy mosógépé 5-6 ezer óra, egy személyautóé 8-10 ezer óra. Egy 20 ezer órás fényforrás mindennapos 8 órás használat mellett is 7 évig szolgál. Felmerülhet, egyrészt jogos elvárás-e, hogy egy néhány ezer forintos félvezető eszköz ezt többszörösen meghaladja, másrészt nem kockázatos-e egy gyorsan fejlődő technológia esetén évtizedekre előre rögzíteni a mai műszaki színvonalat.

Izzócsere

Normál izzók és halogénizzók helyett szinte minden esetben megtérül LED-et használni. Ügyelni kell arra, hogy a színhőmérséklete meleg legyen, és színvisszaadása 80 feletti. A sugárzás jellege mindig hasonlítson arra a fényforrásra, melyet kiváltunk: egy normál izzó helyére csak olyan LED-et helyezzünk, mely legalább egy félgömb felületen keresztül egyenletesen világít, mint egy opál- izzó tenné. A vonalszerű vagy irányított fényű LED alkalmazása teljesen megváltoztatná a lámpatest fényeloszlásának jellegét. Az izzólámpák esetén mindig fényáramarányos kiváltást alkalmazzunk: pl. egy 60-as izzó 700 lm, egy 100-as izzó 1350 lm fényáramú volt, legalább ennyit tudjon az új LED is. Ezt jelenleg az 1-2 W-os LED még nem tudhatja, nagy csalódást fog okozni, ha csak pislákol. Az ekvivalenciára tett utalások (pl. „megfelel egy 75 W-os izzónak”) segíthetnek, ám vagy helytállók, vagy sem, ezeket mindig fenntartásokkal fogadjuk. Ha csúsztatás van a dologban, akkor gyakori a kettes szorzó, tehát az említett LED 75 W-os helyett legfeljebb 40 W-os izzónak felel meg. A tükörrel egybeépített halogénlámpák esetén a sugárzási szögnek (félértékszögnek) kell közel azonosnak lennie, ebben az esetben a mennyiségi mutatók közül még a fényerősség ellenőrizendő. A LED fénye még kitűnő színvisszaadás és meleg fehér szín esetén sem lesz azonos minőségű az izzólámpáéval, ebben gyártónként és típusonként eltérések mutatkoznak, melyek főként a szubjektív komfortérzetünkre vannak hatással. Ennek oka, hogy különböző LED-ek fényében a különböző színű (hullámhosszúságú) összetevők aránya némileg eltérő, ezt érzékelve egyéntől függ, kinek melyik mennyire szimpatikus vagy épp zavaró.

Egy rázós ügy: LED-cső

A fénycső kiváltására alkalmazott fényforrás a LED-cső, mely retrofit fényforrás, bár háztartásokban ritkábban találkozunk fénycsővel. Két alapvető típusa létezik; am elyhez át kell alakítani a lámpatestet, és amelyhez nem. Amelyik a lámpatest átalakítását igényi, viszonylag olcsó. Külső működtető egység nélkül, közvetlenül hálózati feszültségről kell üzemeltetni (már csak ezért is téves ilyen csövek esetén „abszolút csereszabatos”, „teljesen kompatibilis” feltűnő jelzők használata). Az átalakítás a fénycsöves lámpatest előtétének és gyújtójának eltávolítását jelenti, a lámpatestet át kell vezetékezni. Az átalakítással új lámpatest jön létre, a régi adattáblája és engedélye érvénytelenné válik, az átalakító (aki ez esetben a lámpatestgyártó kell legyen) új adattáblát, valamint az EU direktívákon alapuló szabványok alapján bevizsgálási és mérési jegyzőkönyvek birtokában CE jelölést és CE nyilatkozatot kell tegyen. Ettől az időponttól nem a lámpatest eredeti gyártója, hanem átalakítója felel az átalakított világítótest biztonságáért, érintésvédelméért, beleértve az ilyen LED-cső üzemeltetését. Ezek a LED-csövek vagy fejenként (végein) külön-külön, vagy hossztengelye mentén a két fej közt átvezetékezettek. Utóbbi esetben behelyezéskor, fényforrás-csere alkalmával áramütés kockázata lép fel. Különös veszélyforrás, hogy a lámpatestek átalakításához mellékelt leírások ugyan tartalmazzák az utalást szakember közreműködésére, „szájbarágós” stílusuk, valamint a szakkifejezések pongyo la és téves használata kifejezetten azt sejteti, a valódi célcsoport a barkácsolók. Kivitelét tekintve egy átlátszó vagy áttetsző csőben elhelyezett nyomtatott áramköri lap felületszerelt LED-ekkel, alkalmazásával többnyire megváltozik a lámpatest fényeloszlása, ugyanis a LED-cső tengelyirányra merőleges, 120-170°-os, jellegzetes sugárzása „felülírja” a lámpatest rendeltetésének megfelelő fényeloszlást, így a lámpatest optikailag másképp funkcionál, a káprázáskorlátozás nem működ ik, a célterület egyenetlenül lesz megvilágítva. Ezen alacsonyabb árfekvésű LED-csövek fényhasznosítása szinte sosem haladja meg a fénycsövekét, ezért a fénycső cseréje esetén kevesebb pénzért sokkal kevesebb fényt adnak, és bár üzemeltetésük olcsóbb, gazdasági értelemben soha nem térülnek meg (a forgalmazók által adott megtérülésszámítások ritkán fényáram-arányosak, és a be- ruházási költséget sem szokták figyelembe venni). Ezek alkalmazása műszakilag és gazdaságilag is ellenjavallt.

Amelyik a lámpatest átalakítását nem igényli, fénycsővel teljesen azonos módon, a lámpatest megbontása és módosítása nélkül cserélhető. Igényes beépített működtető egységgel készül, mely a fojtón keresztül képes üzemelni. Opálburás cső esetén nem változtatja meg a fényeloszlást olyan mértékben, mint az áttetsző vagy átlátszó bura esetén, de ha a fels ő térfélbe nem sugároz, akkor így sem lesz azonos a fényeloszlás az eredetivel, melyet a lámpatest konstruktőrei fénycsőhöz terveztek. A korszerűbb LED-ek alkalmazása esetén a fényhasznosítás a fénycsőhöz hasonló vagy kevéssel felette van, tehát jó eséllyel lehet takarékosabb. Az ára jelenleg még viszonylag magas, összemérhető egy új elektronikus előtéttel szerelt fénycsöves lámpatestével, már csak ezért is komoly megfontolás tárgyát kell képezze a csere. A magas beruházási költség miatt megtérülése nem minden esetben garantálható, a 3. ábrán látható diagramon egy meglévő lámpatest további fénycsöves üzemeltetését és egy jó minőségű LED-csőre való átállás költségeit hasonlítottam össze egy társasházban. A LED-csőcsere mellett szóló érvként többek hangoztatják, hogy a LED-cső hatásfoka jobb, mert nem világít feleslegesen felfelé, csak lefelé, ezáltal a fénycső fényáramának felével is azonos megvilágítást kelt. Vajon akkor miért van a lámpatestben tükör a fénycső mögött? A fele fényáram nyilvánvalóan nem elegendő, a felső térfélben a fényáram másik fele hiányozni fog, hiszen a fénycső esetén a tükör ezt jó hatásfokkal (és a kívánt irányban, a tervezett fényeloszlást okozva) visszaverte, és mindez hozzáadódott az alsó térfélbe sugárzott fényáramhoz.

Almát a körtével?

Nagyobb mennyiségű fényforrás lecserélése LED-re, akár már egy teljes lakásé is, jelentős beruházás. A döntésben az egyik legmeghatározóbb tényező: megtérül-e és mennyi idő alatt? Számtalan táblázattal, kalkulációval találkozhatunk a világhálón, melyek mind a LED-ek energiahatékonyságát és olcsó üzemeltetését hangsúlyozzák. Sajnos, három tipikus hiba fedezhető fel egy jelentős részükben: A korábban is említett fényáramarányos kiváltás hiánya, amikor a kiváltó LED-es fény forrást az eredetivel egyenértékűnek tüntetik fel, ugyanakkor fényárama kisebb, sokszor fele annak. Amikor tévesen (önkényesen), az eredeti állapottól függetlenül határozzák meg a példabeli helyiségbe elhelyezendő LED-ek mennyiségét és fényáramát, pl. egy lakószobába 3 db 3 W-os LED-et javasolnak. Mivel a 3 W-os LED-del egy A4-es papírt lehet megfelelően megvilágítani, a 3 db nyilvánvalóan nem lesz elég egy átlagos szobába, zavaró félhomályt fog okozni. Amikor nincs a webshop kínálatában olyan termék, mellyel a költségkalkulációban számol, főként halogén fényárlámpák és törpefeszültségű halogénlámpák kiváltása szokott problémás lenni: a megtérülés az adott kínálat adta lehetőségeken kívül, csak papíron, teoretikusan működik.

Megtérülés-számításokban jellemző szarvashiba, hogy nem szerepel a beruházás (azaz a LED fényforrás) anyag- és munkadíja. További hiányossága e számításoknak, hogy csak becsült vagy hiányos üzemeletetési költségeket tüntetnek fel, szinte sosem szerepelnek a lámpatest tisztításával, karbantartásával és a fényforrás-cserével kapcsolatos költségek. Sokszor a várható napi átlagos üzemidő nem reális érték. Korrekt számítás esetén a megtérülési időtávban várható energiaár-változást is prognosztizálni kellene. Ez nem könnyű, de sejthető, hogy a jövőben az energiaár nőni fog, és az erre vonatkozó prognózisok szintén megtalálhatók az interneten. A LED fényforrások pótlásával, cseréjével kapcsolatban azok várható árváltozását is becsülni kellene, új technológia lévén ezek az árak a jövőben várhatóan csökkenni fognak. Az időben változó arányú egységköltségek miatt jelenérték-számítást is el kellene végezni a korrekt eredmény érdekében.

Tessék választani

Megfelelő LED-et választani nem könnyű, ám mindez ne vegye el senki kedvét attól, hogy e korszerű fényforrásra váltson. A cikk alapját képező vizsgálatomban a legnépszerűbb kereső által ajánlott első 50 LED-et forgalmazó webshopból 32 kínálatát, adatait, kiegészítő információit figyeltem fél éven keresztül, s bár kétharmadukban fél év alatt nem volt lényegi változás, a fennmaradó egyharmaduk (egy kivételével) hitelesebb, korrektebb tájékoztatást adott a megfigyelési időszak végére. Bízom benne, hogy ez a folyamat nem állt meg, egyre megbízhatóbb és könnyebben áttekinthető adatokat találunk a LED-ek kínálatában, ez mindenkinek segít a tájékozódásban, döntéshozatalban. Aki pedig nagyobb beruházáshoz, közületi cseréhez keres megoldást, vagy csak továbbra is elveszve érzi magát a LED-témában, a kereskedőkön túl forduljon bizalommal világítási szakemberekhez, világítási szakmérnökökhöz. Remélem, e technikai újításokkal járó átmeneti időszakra és tanulási folyamatra a nem is olyan távoli jövőben technikatörténeti érdekességként, nosztalgiával gondolunk majd vissza.

LEDVilágítástechnika

Kapcsolódó