LED diody, resp. LED zdroje světla, dnes již běžně nacházíme a používáme v mnoha běžných zařízeních, aniž si to často uvědomíme. Od té doby, co byly vyvinuty bílé LED a dostatečně se zvýšila intenzita generovaného světla, jsou tyto součástky adeptem na využití pro klasické svícení. Poslední roky již "LEDky" skoro vytlačily klasické či speciální žárovky z osvětlovacích baterek, nejdříve hlavně z důvodu nižší spotřeby el. energie a tedy větší životnosti napájecích baterií, v současné době i již kvůli větší intenzitě světla. Nejnověji jsou pak LED diody nasazovány nejen do zadních signalizačních světel automobilů či jiných dopravních prostředků, ale i do jejich potkávací či hlavních osvětlovacích světel. V našich domácnostech pak v budoucnosti možná nahradí dnes rozšířené klasické a úsporné žárovky (zářivky) a výbojky. První vlaštovkou na trhu jsou v tomto směru "osvětlovací LED moduly" snad celosvětově nejznámějšího výrobce osvětlovací techniky společnosti OSRAM, označené jako "OSTAR®-Lighting LED Light Source".
Co se skrývá pod označením OSTAR-Lighting LED ?
OSTAR®-Lighting LED Light Source jsou miniaturní osvětlovací moduly speciálně navržené pro potřebu plošného i bodového osvětlení místností, domácností, bytů, stolů a pod., prostě všude tam, kde se dnes nasazují klasické či úsporné žárovky, zářivky nebo halogenové výbojky. Nabídka těchto světel zahrnuje následující čtyři varianty, které se vzájemně lehce liší:
Z pohledu mechanického a elektrického provedení modulu muselo být při jeho vývoji vzhledem k jeho malé velikosti brán zvláštní ohled na optimalizaci zahřívání, odvedení tepla a obecně tepelné vodivosti. V závislosti na typu modulu se jádro skládá ze čtyř nebo šesti oddělených polovodičových chipů umístěný na keramickém substrátu. Pro zajištění dobrého odvodu tepla je pak tento celek připevněný na hliníkové podložce izolované desce IMS-PCB. Hexagonální provedení desky není primárně z estetického důvodu, ale takový tvar dovoluje nejlépe přenést ztrátové teplo z desky na podložku, na které je modul upevněn. Navíc to představuje nejkompaktnější možné provedení z pohledu velikosti modulu. Miniaturní křehké provedení naopak zase klade zvýšené nároky na manipulaci a připevnění modulu, které může být k podložce buď přišroubován či přilepen, ale vždy musí být zajištěna bezvadná tepelná vodivost spodní konstantní strany modulu buď použitím teplovodivé pasty (při použití šroubů) nebo teplo dobře vodivého lepidla. Samotné jednotlivé čipy jsou LED diody založené na tenkovrstvé polovodičové technologii ThinGaN emitující modré světlo, vyznačující se velmi vysokou účinnosti přeměny el. energie na světlo (fotony). Jednotlivé chipy jsou sériové propojeny, aby všechny měly zajištěny stejně velkou hodnotu protékajícího proudu a tedy generovaly stejný jas. Technologie ThinGaN je výjimečná tím, že prakticky veškeré záření je generováno na povrchu PN přechodu a tedy nedochází k zeslabování světla a nežádoucím odrazům a lámání světla při vzniku uvnitř polovodiče. Aby z modrého světla vzniklo požadované bílé je přímo na světloemitujícím povrchu napařena tenká homogenního konstantní vrstvičky materiálu vytvářející filtr (color convertor). Výhodou tohoto řešení je prakticky konstantní barva světla napříč celým čipem. Typicky teplota barvy 4500 až 7000 K, což odpovídá dennímu světlu. Velkou celkovou výhodou této technologie je minimální změna barevného odstínu světla při regulaci (změně) jeho intenzity. |
Použití modulů OSTAR-Lighting
LED světla OSTAR®-Lighting byly již přímo vyvinuty pro potřeby jak intenzivního osvětlení malých ploch, jako je například psací stůl, tak méně intenzivně a tedy příjemně osvětlení velkých bytových prostor o velikosti i mnoha metrů čtverečních. Dále se výborně hodí i pro intenzivní osvícení venkovních ploch, jako jsou zahrady, prostranství před domem apod. Univerzalita těchto světel však nevylučuje i nasazení v lehkém i těžkém průmyslu (potravinářství, chemický průmyslu), ve zdravotnictví či službách.
Příklady:
|
Vlastnosti modulů OSTAR-Lighting
Všechny 3 typy modulů, které jsou v nabídce, jsou provedením pouzdra zcela totožné a z tohoto pohledu je lze zaměňovat. Mezi sebou se liší jen elektrickými a optickými vlastnostmi díky počtu čipů, které obsahují (4 nebo 6), a zda je či není modul vybaven čočkou s tzv. Lambertovou vyřazovací charakteristikou, které rozšiřuje osvětlovanou plochu. Nejvýkonnější zástupce, typ LEW E3B, poskytuje při rozměrech pouzdra 20 x 7 mm (prům. x výška) a stejnosměrném napájení 25 V / 1 A, svítivost 125 cd a světelný tok 504 lm. Přitom světlo emituje jen plocha velikosti 2.1 x 3.2 mm. Umístění v libovolných prostorech nelimituje ani dostatečně široký teplotní rozsah - 40 až 100 °C. |
Různá provedení světel OSTAR-Lighting: zleva LE W E3A, LE W E2B, LE W E2A |
Vlastnosti:
Tabulka s hodnotami svítivosti Iv a světelného toku Φv v závislosti na napájecím proudu
|
Vyzařovací úhel a intenzita světla (osvětlení) v závislosti na vzdálenosti od OSTAR modulu
Relativní spektrální vyzařovací charakteristika modulů OSTAR-Lighting (plná čára) a charakteristika oka (čárkovaně)
Elektrické zapojení světel OSRAM-Lighting)
Z elektrického pohledu se s světly OSRAM-Lighting pracuje jako z každý jiným LED osvětlovacím modulem, tedy připojují se na zdroj stejnosměrného napájecího proudu 350 mA až 1 A, resp. napětí 13 až 25 V (dle typu světla), přičemž se musí dodržet polarita napětí. Více světel se pak připojuje klasicky za sebe sériově, nikdy by se však v tomto zapojení neměly kombinovat 4 a 6 čipové provedení, protože každý má jiné požadavky na napájení - viz tabulka. Jak bylo možné vidět na tabulce výše v sekci Vlastnosti, regulací napětí, resp. proudu, se snadno se reguluje intenzita světla. Jako napájecí zdroje lze použít k tomu určené AC/DC nebo DC/DC měniče (integrovaných obvodů) OSRAM nebo i jiných výrobců Texas Instruments, STMicroelectronics nebo National Semiconductor (bližší informace v pdf manuálu "OSTAR_Lighting_English.pdf" - viz níže v sekci Download & Odkazy). |
Příklady připojení světel OSTAR-Lighting na napájecí zdroj
Závěr
Použití zde uvedených zdrojů světla OSTAR-Lighting se přímo nabízí pro osvětlení místností, pracovních stolů či desek. Minimálně mají schopmost nahradit v posledním desetiletí tolik populární halogenové žárovky. Proti nim mají větší svítivost, menší spotřebu i rozměry a generují více bílé světlo. Navíc se u nich dá snadno provádět regulace jasu, mohou se vyrábět v různo barevném provedení, mají rychlou odezvu a životnost není ovlivněná jejich častým zapínáním a vypínáním. Samotný jeden OSTAR LEW modul asi sám o sobě nemůže úplně nahradit úsporné zářivky, alespoň ne v tomto provedení, ale v budoucnu se určitě LED světla v různých podobách zabydlí a budou samozřejmostí, tak jako dnes obyčejné žárovky. Pro více informací pak odkazuji přímo na stránky společnosti OSRAM Opto Semiconductors - www.osram-os.com.
Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz
Download & Odkazy
- Stránky společnosti OSRAM Opto Semiconductors - www.osram-os.com
- Stránky s přímým odkazy a popisem osvětlovacích modulů OSTAR - http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do;jsessio.....
- Další články jsou na serveru automatizace.HW.cz