Co je LED modul?

LED modul používaný ve svítidlech BLOKK. Na společné desce plošných spojů jsou osazené jednotlivé SMD LED a další součástky potřebné pro konkrétní konstrukci modulu.

Jaký je rozdíl mezi LED čipem, LED diodou a LED modulem?

Tyto tři pojmy označují různé úrovně stejného světelného systému.

U plošného modulu proto při pohledu vidíme desítky malých LED pouzder. Uvnitř každého z nich se nachází jeden nebo více vlastních polovodičových čipů.

Jakou úlohu má deska plošných spojů?

DPS – deska plošných spojů – zajišťuje především mechanické upevnění a elektrické propojení LED.

U výkonového osvětlení má ale ještě jednu velmi důležitou funkci: podílí se na odvodu tepla od LED do konstrukce svítidla.

Deska může být vyrobená různými technologiemi. Podle výkonu a konstrukce se používají například:

• desky typu FR-4 s měděnými vodivými vrstvami,
• desky s větší plochou mědi pro lepší rozvod tepla,
• kovové PCB – například s hliníkovým jádrem,
• nebo speciální keramické a další substráty.

Není tedy správné chápat DPS pouze jako „držák LED“. U kvalitního modulu jde o součást elektrického i tepelného návrhu.

Jak jsou LED diody na modulu zapojené?

LED na modulu nejsou pouze rozmístěné vedle sebe. Současně tvoří přesně navržený elektrický obvod.

Podle konstrukce se používá:

• sériové zapojení,
• paralelní zapojení,
• nebo kombinace více sériových větví zapojených paralelně.

Sériové zapojení

Stejný proud protéká postupně několika LED a jejich propustná napětí se sčítají.

Pokud má například jedna LED pracovní napětí přibližně 3 V, může řetězec deseti LED potřebovat přibližně 30 V.

Sérioparalelní zapojení

U větších plošných modulů se často vytvoří několik samostatných větví, aby bylo možné rozumně nastavit pracovní napětí, proud i rozmístění LED.

Konkrétní zapojení je součástí návrhu modulu a musí odpovídat použitému LED driveru.

Jak se LED modul napájí?

LED modul potřebuje napájení odpovídající jeho elektrické konstrukci.

Neexistuje jedna univerzální hodnota napětí nebo proudu platná pro všechny moduly.

V praxi se setkáme především se dvěma principy:

Norma IEC 62031 počítá také s dalšími konstrukcemi, například s moduly provozovanými na konstantní výkon nebo s integrovanou napájecí elektronikou.

Proudový LED modul – Constant Current

U profesionálních svítidel se velmi často používají moduly napájené konstantním proudem.

Například modul má předepsaný pracovní proud:

Jeho pracovní napětí se mění podle počtu LED, jejich propustného napětí a provozních podmínek. O přesné udržování proudu se stará proudový LED driver.

Tento způsob má významnou výhodu: pracovní bod LED je řízený přímo veličinou, která určuje jejich zatížení – elektrickým proudem.

Například současné lineární a plošné QLE moduly Tridonic musí být podle jejich technické dokumentace napájené constant-current driverem. Použití constant-voltage zdroje by takový modul poškodilo.

Napěťový LED modul – Constant Voltage

Existují také moduly určené pro konstantní napětí.

Typicky pracují například s:

• 12 V,
• 24 V,
• 48 V.

Takový modul obsahuje způsob omezení nebo regulace proudu jednotlivých LED přímo ve své konstrukci.

Častým příkladem jsou LED pásky nebo některé specializované plošné a lineární moduly.

Napěťový LED modul není technicky horší jen proto, že používá konstantní napětí. Jde o jiný návrhový princip. Důležité je, aby byl použitý s odpovídajícím napěťovým zdrojem.

Jak LED modul odvádí teplo?

LED jsou účinné světelné zdroje, přesto se část přivedené elektrické energie stále mění na teplo.

Teplo vznikající v polovodičovém čipu musí projít celou tepelnou cestou:

Proto není přesné říkat, že „LED modul se sám chladí“. Modul tvoří část tepelné cesty a musí být správně zabudovaný do celého systému.

Výrobce LED CREE ve své technické dokumentaci k tepelnému managementu přímo upozorňuje, že teplota LED zásadně ovlivňuje jejich výkon a dlouhodobou životnost a že je potřeba řešit celý tepelný řetězec od LED až po okolí.

Je difuzor nebo čočka součástí LED modulu?

Nemusí být.

LED modul může mít vlastní optické prvky, například:

• čočky,
• reflektory,
• optický kryt,
• nebo společnou optiku nad více LED.

U mnoha plošných a lineárních modulů jsou ale LED odkryté a výslednou světelnou distribuci řeší až konstrukce svítidla.

Například u svítidel lampax je samostatný LED modul umístěný nad matným difuzorem. Difuzor tedy není součástí samotného elektronického modulu, ale navazující optickou částí svítidla.

Jaký je rozdíl mezi LED modulem a LED páskem?

LED pásek a pevný LED modul používají stejný základní princip – LED jsou osazené na vodivém plošném spoji.

Rozdíl je především v jejich mechanické a elektrické konstrukci a zamýšleném použití.

Pevný LED modul

• pevná DPS,
• přesně definované rozměry a montážní body,
• často navržený přímo pro konkrétní svítidlo,
• velká volnost při návrhu počtu a rozmístění LED,
• snadnější vytvoření velké plošné světelné plochy,
• a podle konstrukce velmi dobře definovaná tepelná cesta.

LED pásek

• flexibilní plošný spoj,
• lze jej dělit na stanovených místech,
• snadno kopíruje různé tvary,
• často pracuje na konstantním napětí, například 24 V,
• a výborně se hodí pro lineární a nepřímé osvětlení.

Jaké parametry LED modulu sledujeme?

U modulu jsou důležité elektrické, světelné i tepelné vlastnosti.

Mezi hlavní patří:

• světelný tok – lm,
• měrný výkon – lm/W,
• jmenovitý pracovní proud nebo napětí,
• elektrický příkon,
• barevná teplota – K,
• index podání barev – CRI/Ra,
• barevná tolerance jednotlivých LED,
• provozní teploty,
• tepelný odpor,
• a dlouhodobý pokles světelného toku.

U profesionálního modulu se sleduje také vzájemná barevná shoda jednotlivých LED. Pokud jsou LED špatně vytříděné, mohou být po rozsvícení na jedné ploše viditelné rozdíly v odstínu světla.

Co ovlivňuje životnost LED modulu?

Životnost LED modulu neurčuje pouze samotná kvalita LED čipů.

Rozhoduje současně:

• pracovní proud LED,
• teplota polovodičového přechodu,
• konstrukce pouzdra LED,
• tepelný návrh DPS,
• odvod tepla do svítidla,
• kvalita a nastavení LED driveru,
• a okolní provozní teplota.

Z tohoto důvodu nelze garantovanou životnost samotné LED automaticky přenést na jakékoliv svítidlo, ve kterém je použita.

LED musí být provozovaná v podmínkách, pro které byl celý systém navržený.

Lze LED modul ve svítidle vyměnit?

Záleží na konstrukci konkrétního svítidla.

LED modul je:

• samostatně demontovatelný,
• vyměnitelný pouze odborným servisem,
• nebo konstrukčně integrován tak, že běžná výměna není určena uživateli.

Současná norma IEC 62031 pracuje právě s různými způsoby integrace LED modulů a řeší jejich elektrickou, tepelnou a mechanickou bezpečnost.

Samostatný modul uvnitř svítidla má konstrukční výhodu v tom, že světelný zdroj a ostatní části svítidla lze navrhovat jako oddělené funkční celky.

LED moduly ve svítidlech lampax

Ve svítidlech lampax používáme několik typů LED modulů podle konstrukce jednotlivých produktových řad.

BLOKK – český LED modul s CREE

U současných svítidel BLOKK používáme LED modul vyráběný v České republice a osazený LED diodami americké značky CREE.

Na aktuálním BLOKK 60×60 dosahuje výsledné světlo při laboratorním měření indexu podání barev přes 94 Ra. Modul je napájený samostatným proudovým driverem Tridonic.

LINNA – lineární český modul

Také řada LINNA používá LED moduly vyráběné v České republice a osazené LED CREE.

Například LINNA 116 má na jednom lineárním modulu 192 LED rozmístěných po 6 mm. Jednotlivé LED proto vytvářejí velmi hustou světelnou linii, kterou následně sjednocuje matný difuzor.

TURNN – plošný modul Tridonic

U řady TURNN používáme plošné LED moduly Tridonic s LED diodami Samsung.

Například TURNN 60 obsahuje celkem 468 LED a současná produktová dokumentace uvádí CRI 90 a životnost LED čipů 72 000 hodin.

Ve všech těchto případech tvoří LED modul pouze jednu část systému. Na výsledném světle se společně podílí:

Proto se výsledný světelný tok, účinnost nebo barevné vlastnosti hotového svítidla mohou lišit od katalogových parametrů samotných LED použitých na modulu.

Podrobnější vysvětlení najdete také v článku Co je LED modul a jak funguje?.