Stránka je ve výstavbě
LED PÁSEK – CO TO JE, KDE A JAK SE POUŽÍVÁ
Obecná charakteristika
Tento text popisuje LED pásky na nízké (bezpečné) napětí. Nezabývá se LED pásky
na 230V, které mají oproti popisovaným páskům jistá specifika a konstrukční
odlišnosti, ze kterých vyplývají rovněž rozdíly ve způsobu a možnostech
použití.
LED pásky jsou pružné tenké plošné spoje, na
kterých jsou v pravidelných roztečích naletovány SMD svítivé LED diody. Šířka
LED pásku závisí na typu LED chipu, kterým je osazen a na počtu řad LED.
Nejčastěji se používají jednořadé pásky kde se šířka pohybuje od 8 do 10mm. LED
pásky jsou složeny z tzv. modulů, což je minimální použitelná část LED pásku. U
LED pásků na 12V LED modul tvoří 3 LED chipy. Při osazení 60ks LED/m má modul
délku 50mm, při osazení 120ks LED/m má modul délku 25mm. Mezi moduly je možno
LED pásek oddělit (odstřihnout). Jednotlivé moduly jsou také na obou koncích
opatřeny kontaktními - pájecími body, aby bylo možno napojit požadovanou
(odstřiženou) délku. Pokud by se LED pásek odstřihl uvnitř modulu, nebude tento
modul svítit. Z elektrotechnického hlediska to funguje tak, že v rámci modulu
jsou LED čipy spojeny sériově s příslušným pracovním rezistorem (nebo více
rezistory), který nastavuje proud, protékající modulem. Moduly v LED pásku jsou
pak spojeny paralelně.
Takto mohou vypadat místa pro oddělení
modulů - rozdělení LED pásku
Momentálně se na trhu nejvíce prosazují
pásky čipy, 3528 (1210), 5050, 2835, 5730(5630), 3014. Jednotlivé typy se liší
vlastnostmi jako jsou zejména rozměry, svítivost a s tím související příkon.
Prodávají se i pásky stranově svítící s čipem 335 aj. Známá jsou i jiná
provedení pásků např. LED v komůrkách silikonového řetězce ap.
Barvu světla LED pásku určuje barva
vyzařování osazených LED diod. K dispozici je celá škála barev, ale typicky se
používají modrá, červená, zelená, žlutá a různé odstíny bílé – od teplé až po
studenou, téměř do modra. Charakter barev je určován vlnovou délkou a odstín
bílé se udává v rozmezí teplot v Kelvinech (např. teplá bílá = 3000 –
3300K, studená bílá = 6500 – 7000K). V nabídce jsou i tzv. RGB pásky s čipy
typu 5050, které mohou za pomoci řídící jednotky (kontroler) svítit různými
barvami a měnit je v čase.
Použití
Nejvýkonnější LED pásky se používají pro účely osvětlení, zejména v
interiérech, ale vysoký světelný výkon je vykoupen několika omezeními, které se
týkají zejména chlazení a maximální délky napájeného úseku. LED pásky se
instalují jako zdroje světla ve světelné reklamě, pro účely dekorativního
osvětlení interiérů i exteriérů, jako signalizační a orientační prvky, ale
použití může být mnohostranné. Výhodou je vysoká životnost LED (udává se až
50000hodin) a nízká spotřeba (asi 6-8x méně než klasická žárovka).
Nepřehlédnutelnou výhodou LED osvětlení obecně je také odolnost proti chvění a
otřesům.
Významným faktorem, ovlivňujícím životnost LED osvětlení obecně, je provozní
teplota. Proto je zejména při použití výkonných pásků nutno počítat s
dostatečným odvodem tepla např. nalepením na dobře tepelně vodivý materiál (kov
např. hliník), a také dbát na to, aby pásek nebyl umístěn do prostorů s vysokou
okolní teplotou nebo nedostatečně odvětraných těsných prostor.
Typy LED pásků
Výběr vhodného typu LED pásku závisí na účelu osvětlení, na prostředí, kde bude
svítit, na požadované intenzitě a barvě osvětlení, a také na požadované délce
pásku. Někdy může být důležitým parametrem i šířka resp. provedení plošného
spoje z hlediska úbytků napětí s délkou pásku (bude podrobněji rozvedeno níže).
Typy LED pásků můžeme rozdělit podle několika kritérií:
- Podle barvy a světelných parametrů
Nejprodávanější jsou v současnosti bíle svítící LED pásky. Typické jsou
tři odstíny bílé (udává se ve stupních Kelvina – hypoteticky zářícího
tělesa)
teplá bílá (warm white – WW) ~ 2800 ~ 3200K – nejbližší odstín klasické
žárovce nižšího příkonu (≤60W)
neutrální bílá (neutral white NW) ~ 4000 ~ 4500K – příjemný odstín
nejčastěji požadovaný pro osvětlení interiérů
čistá bílá (pure white – W) ~ 6000 ~ 6500K – odstín budící dojem
nejlepšího osvětlení pro práci, a také nejpoužívanější pro prosvětlování
reklamních boxů s potiskem
Občas se používají také studenější odstíny nad 7000K, které mají zabarvení
téměř do modra.
Zkratka W pro odstín se obvykle používá pro LED pásky s odstínem nad
5500K, u čisté bílé se můžeme setkat se zkratkou PW (pure white), u
studených odstínů CW (cool white).
Kromě bílých odstínů se používají zejména pro dekorativní účely i barevné
LED pásky v barvách červená (Red), zelená (Green), modrá (Blue), žlutá
(Yellow), a také LED pásky se složenými čipy ze základních barev RGB,
které lze za použití příslušných ovladačů přepínat do různých barev nebo
volit proměnlivé barevné režimy. U těchto pásku lze ze základních odstínů
"namixovat" i bílou barvu, ale barevné podání není příliš
uspokojivé, a proto se v poslední době vyrábějí i pásky, které jsou osazeny
čipy kombinujícími základní barvy + bílou.
- Podle napájecího napětí.
LED pásky jsou standardně konstruovány pro napájecí napětí 12V nebo 24V.
Ve většině se používají pásky 12V. Proto budou následující údaje
vztaženy právě k tomuto napájecímu napětí. U pásků s výkonnými LED chipy
2835 se často vyskytuje velký rozptyl v hodnotách příkonu. Výrobci
nabízejí různá provedení co se týká pracovního rezistoru v modulu (viz
Obecná charakteristika). Nízká hodnota znamená vyšší proudy i vyšší jas
LED pásku, ale často je nutno zajistit dostatečné chlazení LED pásku např.
použitím Al profilů, a také přípustná délka samostatně napájeného úseku je
menší z důvodu poklesu svítivosti. Vysvětlení je v následujícím textu
Typ pásku dle čipu LED
Typ pásku dle počtu LED
Příkon na 1m délky pásku
3528
60
ks/m
4,8W
3528
120ks/m
9,6W
5050
30ks/m
7,2W
5050
60ks/m
14,4W
5730
60ks/m
typicky
18 -20W
2835
60ks/m
typicky
8W
2835
120ks/m
typicky
12 -15W
3014
240ks/m
typicky
20 -24W
Podle typu pásku a jeho délky je nutné správně určit spotřebu resp. příkon
pásku, podle toho dimenzovat napájení a vybrat vhodný napájecí zdroj. Výrobci
obvykle udávají teoretickou spotřebu na 1m. Tento udávaný příkon ale bývá v
praxi i podstatně nižší než ve skutečnosti, zvláště u výkonnějších LED pásků.
Příkon se totiž vztahuje ke spotřebě jednoho modulu LED pásku a násobením se
vyjádří hodnota na 1m. V praxi ale s délkou vzniká na pásku úbytek napětí v
důsledku ztrát na odporu plošného spoje. Čím méně kvalitní matriál je pro spoj
pásku použit, tím jsou úbytky větší. U vysoce svítivých LED pásků se ale nemusí
jednat o nekvalitní spoj. Při daných rozměrech LED pásku a nutnosti vyšších
proudů pro vyšší jas LED diod prostě z fyzikálních důvodů tento úbytek nutně
vznikne. Se snižujícím se napětím s délkou pásku protéká vzdálenějšími moduly
také menší proud a tím klesá spotřeba. Proto je vhodně u každé aplikace změřit
odběr nebo si vyžádat od dodavatele číselné podklady pro výběr vhodného
napájecího zdroje.
U aplikací, kde jsou třeba dlouhé úseky
LED pásků se musí po určitých délkách přivést znovu do LED pásku od zdroje
(nebo od dalšího zdroje) samostatným vodičem napájení, tam kde by již byl
patrný pokles svítivosti (závisí na typu pásku). Pokud požadujeme regulaci jasu
těchto dlouhých aplikací LED pásků nebo je vyžadováno RGB řešení, používají se
zesilovače napájení. U dlouhých úseků je vhodné použít LED pásek na 24V,
protože pro přenesení stejného výkonu stačí poloviční proud a tím jsou i úbytky
na pásku poloviční, a tím pádem lze použít dvojnásobně dlouhé samostatně napájené
úseky proti LED pásku 12V.
V této souvislosti je třeba zmínit, že pro LED zařízení (zvláště výkonová) je
vhodné ale často nezbytné napájet je tzv proudovými zdroji, které v udržují
stále stejný průtok proudu LED diodami, a tím i stejný jas, v určitém rozmezí
napájecího napětí. Dnes jsou k dispozici také LED pásky s integrovanými
proudovými zdroji pro dané úseky. Tyto pásky bývají napájené 24V zdrojem
konstantního napětí a pásek si sám kompenzuje ztráty vzniklé s délkou a napájí
všechny LED po celé délce stejným proudem. O zdojích více níže v odstavci o
montáži.
- Podle osazených čipů.
LED pásky jsou nejčastěji osazovány čipy 3528 nebo výkonnějšími 5050,
2835, 5730, příp. 3014 nebo speciálními čipy např. stranově svítící 335
čip 3528, 120LED/m, čistá bílá
W
čip 5050, 60LED/m, teplá bílá
WW
čip 5050, 60LED/m, RGB
čip 5050, 60LED/m, RGBW
čip 2835, 120LED/m, neutrální bílá
NW
čip 5730, 60LED/m, čistá bílá W
čip 3014, 240LED/m, neutrální bílá
NW
čip 335 stranově svítící, 60LED/m,
čistá bílá W
- Podle krytí proti vodě.
LED pásku může být typicky proveden v několika modifikacích:
a) bez krytí IP20 – LED čipy jsou naletovány na lakovaném plošném spoji
b) krytí IP54 – povrch pásku je zalit pružnou čirou epoxidovou pryskyřicí
c) krytí IP65 – LED pásek je volně vložen v silikonové trubce
obdélníkového profilu
d) krytí IP67 – LED pásek je zalit transparentní hmotou v silikonové
trubce obdélníkového profilu
e) krytí IP66 nano - Na LED pásku je nanesena krycí nano vrstva
Obecnou tabulku
IP krytí najdete zde.
- Podle hustoty osazení LED čipy. V současnosti se nejvíce používají LED pásky s hustotou osazení
60ks LED/m nebo 120ks LED/m. Dostupné jsou i 30ks LED/m či 240ks LED/m (u
nich je nutno počítat s dostatečným chlazením). Příklady jsou vidět na
výše uvedených obrázcích.
- Podle barvy povrchu plošného spoje. Povrch pásku bývá dnes většinou bílý, ale může
být i bronzového vzhledu nebo může být lakován i jinou barvou.
Montáž LED pásku
LED pásek je elektrické zařízení na nízké (bezpečné) stejnosměrné napětí
(netýká se pásků na 230V, které nejsou předmětem tohoto textu). V každém
případě a vždy je nutno dodržet správnou hodnotu napájecího napětí a polaritu
připojení LED pásku ke zdroji. Naprostá většina LED pásků má na plošném spoji
označeny + a - póly napájení. K napájení běžných typů LED pásků se používají
zdroje stejnosměrného konstantního napětí 12V nebo 24V. LED pásky lze
napájet i z baterie nebo akumulátoru příslušného napětí. Pro úplnost je třeba
uvést, že se poměrně často používají také LED pásky s integrovanou řídící
elektronikou (obvykle RGB, RGBW), které bývají napájeny zdroji 5V.
Pro jednoduché aplikace (jedna nebo několik
málo spojených krátkých linií LED pásku) stačí ustřihnout LED pásek na
potřebné délky s ohledem na násobky délky segmentu podle typu LED pásku. Pásek
je možné ustřihnou vždy jen mezi segmenty, jinak se naruší zapojení segmentu a
ten potom nesvítí. U složitějších zapojení je vhodné nejprve důkladně
rozmyslet a navrhnout schéma zapojení. Schéma složitějšího zapojení delších
soustav LED pásků s ovladačem a zesilovači je uvedeno zde.
Ve všech případech je nezbytné správně
dimenzovat výkon napájení včetně případného napojení více zdrojů, stmívačů,
ovladačů a zesilovačů. Výkon zdroje je nutno volit s určitou rezervou,
která závisí na provozních podmínkách, tedy zejména na tom, zda je zařízení
provozováno (zapojeno) trvale nebo jen občas, či zřídka. Doporučujeme minimální
rezervu 10-15% ve výkonu zdroje proti příkonu LED zařízení, Pro trvalý provoz
20% a více.
Úseky LED pásku se spojují nejlépe
dvojlinkou (lanko). Pro většinu aplikací stačí průřez 2x0,35mm2. pro delší
přívody nebo spoje je vhodné použít průřezy větší, u krátkých spojek stačí i
2x0,15mm2. Úbytky napětí na Cu vodiči v závislosti na průřezu a proudu najdete zde. Podle
tabulky můžete určit, jaký průřez vodiče je vhodné pro danou délku přívodu
a příkon osvětlení volit.
Doporučujeme přívodní vodiče a spojky k LED
pásku připájet. Je to nejstabilnější řešení. Existují i různé mechanické spojky
LED pásků, ale nejsou vhodné pro všechny typy krytí a kvalitou a spolehlivostí
spojení nemohou konkurovat kvalitně provedenému pájenému spoji. Pro napojení
pásků ke zdroji, ovladači nebo mezi sebou lze používat i různé konektory,
jejichž přívody jsou ovšem k pásku v optimálním případě připájeny.
LED pásek, kromě provedení v silikonové
trubce, je na spodní straně opatřen oboustrannou lepicí páskou 3M, takže se dá
nalepit na hladký, čistý povrch. Pásky v silikonové trubce se dají připevnit
pomocí k tomu určených příchytek nebo zdrhovacích pásků. Pásky nalepené na
svislých plochách je dobré i přes dobrou přilnavost vlastní lepicí pásky po
úsecích např. 0,5m fixovat vhodným lepidlem nebo jinak.
Balení pásků
LED pásky jsou obvykle baleny v kotoučích s návinem 5m antistatickém sáčku.