LED osvetlenie a moderná elektroinštalácia

Pribúdajúci počet riešení osvetlenia na báze LED si vyžaduje adekvátnu elektroinštaláciu.Riešenie osvetlenia pomocou LED produktov je už v súčasnosti realitou a počet inštalácií rýchlo pribúda. Tento trend však so sebou prináša aj dopyt po nových technických riešeniach elektroinštalácie.

 Medzi hlavné fakty, ktoré treba brať do úvahy pri začlenení LED do elektroinštalácie, patria:

• Väčšina LED zdrojov je nízkonapäťová a na napájanie sa vyžaduje napájací zdroj konštantného napätia alebo konštantného prúdu.
• Kabeláž medzi napájacím zdrojom a LED musí preniesť vysoké prúdy pri malom napätí, čo spôsobuje pokles napätia a tým aj pokles intenzity svetla.
• Stmievanie LED závisí od typu napájacieho zdroja. V prípade napájania konštantným napätím sa stmievanie uskutočňuje pomocou PWM stmievačov (impulzná šírková modulácia). V prípade napájania konštantným prúdom treba na stmievanie reguláciu výstupného prúdu, čiže regulovateľný prúdový zdroj.

V súčasnosti sú LED svetelné zdroje (LED produkty) dostupné vo viacerých vyhotoveniach ako:

• LED pásy,
• LED spoty,
• LED svietidlá,
• LED náhrady.

 LED pásy
LED pásy sa najčastejšie využívajú pri realizácii líniového osvetlenia – napríklad pri rímsach alebo osvetlení kuchynskej linky. Na napájanie treba zdroj jednosmerného napätia 12 alebo 24 V. Príkony najčastejšie používaných LED pásov sa pohybujú od 5 W/m až po 20 W/m. Kvalitné LED pásy disponujú činným výkonom vyšším ako 120 lm/W. Pri zapojení LED pásov treba zabezpečiť najmä rovnomernosť napájania, aby sa s dĺžkou pásu nezmenšovala aj intenzita osvetlenia. Riešením je napájanie LED pásu z viacerých miest. Zároveň je dôležité dbať na dĺžku a prierez prívodného nízkonapäťového kábla, lebo pri daných príkonoch spôsobí prúd pretekajúci prívodným káblom pokles napätia na vodiči. Napájací zdroj („trafo“) sa odporúča situovať čo najbližšie k LED pásu (od 3 m pri použití lankového kábla s priemerom 1,5 mm). Pri dlhších inštaláciách, kde je už aj celkový príkon vyšší, sa odporúča napájanie viacerými zdrojmi na viacerých miestach (obr. 1 a 2).

Obr. 1 Zapojenie napájania LED pásu z viacerých miest jedným zdrojom  (zdroj: www.beloon.sk)

Obr. 2 Zapojenie napájania LED pásu z viacerých miest viacerými zdrojmi  (zdroj: www.beloon.sk)

Zároveň je dôležité je ponechať rezervu vo výkone napájacích zdrojov, aby zdroj nebol zaťažený na maximálny nominálny výkon, alebo dokonca až preťažený. Odporúča sa 15- až 20-percentná rezerva vo výkone zdroja, čiže ak je príkon LED pásov 80 W, zdroj by mal mať výkon 100 W. Z pohľadu servisného prístupu k napájacím zdrojom si treba vybrať také miesto, kde bude možné zdroj v prípade poruchy vymeniť. Na tento účel sú ideálne sadrokartónové rímsy alebo znížené podhľady. Na stmievanie LED pásov sa používajú PWM stmievače, ktoré pracujú na princípe šírkovej impulznej modulácie, pri ktorej intenzita závisí od šírky impulzov (obr. 3).

Obr. 3 Princíp stmievania LED pomocou PWM modulácie (zdroj: www.beloon.sk)

LED PWM stmievače sa vyrábajú v jednokanálovom vyhotovení – pripojenie je na jeden výstup, ktorý tvorí jeden svetelný okruh – na trhu sú však aj viackanálové PWM LED stmievače (obr. 4).Ovládanie stmievania LED pásov by malo byť jednoduché a intuitívne, klienti požadujú najčastejšie ovládanie nástenným tlačidlom. Takéto ovládanie si však vyžaduje dodatočný signálny kábel alebo bezdrôtový modul, ktorým bude riadený stmievač v takzvanom režime PUSH BUTTON. Stmievač sa umiestňuje za napájací zdroj v mieste uloženia (obr. 5).

Pozor na parametre
Pri LED PWM stmievačoch si treba dať pozor na tieto parametre:
 

Obr. 5 Zapojenie PWM LED stmievača ovládaného tlačidlom (www.beloon.sk)

Maximálne napätie
Lacné stmievače sú len do 12 V. Ideálne by mal LED PWM stmievač dokázať pracovať s napätím od 12 do 48 V.

Obr. 6 Zapojenie PWM LED stmievača s rádiovým prijímačom a rádiového vysielača ovládaného tlačidlom (zdroj: www.beloon.sk)

Maximálne dovolené zaťaženie výstupu
Pri väčšine lacných stmievačov je to do 4 A, čo predstavuje pri 12 V DC 480 W. Ideálna hodnota je minimálne 10 A, čo postačí na 10 m LED pásu. Na trhu sú aj výkonnejšie LED PWM stmievače s rozsahom od 16 do 20 A. Ďalšie zosilnenie možno dosiahnuť pomocou PWM zosilňovača, ktorý sa zapája medzi PWM LED stmievač a LED pás (obr. 7).

Obr. 7 Zapojenie PWM zosilňovača na zvýšenie výkonu LED PWM stmievača ovládaného tlačidlom (zdroj: www.beloon.sk)

PWM frekvencia
Pri väčšine lacných stmievačov je to 50 Hz, ideálna hodnota je však minimálne 500 Hz, aby pri nepriamom pozorovaní nebolo badať stroboskopický efekt.

LED spoty
Patria medzi obľúbené LED produkty, ktoré umožňujú realizovať bodové osvetlenie. LED spoty obsahujú jeden alebo niekoľko LED multičipov a vyžadujú si napájanie zo zdroja s konštantným prúdom (obr. 8).

Obr. 8 LED spoty patria medzi obľúbené LED produkty (zdroj: Philips)

V praxi sa používajú zapojenia, pri ktorých sa každý LED spot napája samostatným malým zdrojom konštantného prúdu (obr. 9, vľavo), alebo zapojenia, kde je niekoľko LED spotov zapojených do série napojenej na zdroj konštantného prúdu. Ten však musí mať rozsah výstupného napätia rovný minimálne súčtu všetkých nominálnych výkonov LED spotov v sérii (obr. 9, vpravo).

Obr. 9 Zapojenie napájania LED spotu zdrojom konštantného prúdu  (vľavo), zapojenie napájania LED spotov v sériovom radení zdrojom konštantného prúdu (vpravo) (zdroj: www.beloon.sk)

Pri zapájaní LED svetelných zdrojov do napájacieho zdroja s konštantným prúdom treba odpojiť napájanie 230 V AC, lebo zdroj konštantného prúdu má pri odpojenej záťaži maximálne napätie, ktoré môže spôsobiť poškodenie LED zdroja.

Stmievanie LED spotov sa realizuje:

• pomocou regulovateľných napájacích prúdových zdrojov; zapojenie s regulovanými prúdovými zdrojmi umožňuje stmievať LED spoty viacerými spôsobmi:
• fázovým stmievačom na strane 230 V AC,
• signálom 1 – 10 V z nadradeného systému alebo nástenného ovládača,
• PWM signálom z PWM stmievača,
• pomocou regulovateľných prúdových DC/DC meničov.

Príklady napájacích LED zdrojov konštantného prúdu sú na obr. 10 až 12.

Obr. 10 PCD-16-700B: Napájací prúdový zdroj pre LED s aktívnym PFC a s funkciou stmievania. Zdroj pracuje s nábežnou a zostupnou hranou triakového stmievača. Vstupné napätie je 230 V AC (zdroj: www.jdc.sk)

Obr. 11 LCM-40: Impulzný zdroj pre LED aplikácie s krytím IP20, s PFC, funkciou stmievania 10 V a PWM signálom, s napätím 1 až 10 V. Výstupné parametre sa nastavujú pomocou DIP prepínača (zdroj: www.jdc.sk)

Obr. 12 LDD-700L: DC/DC modul pre LED s konštantným prúdom a širokým vstupným a výstupným napätím (zdroj: www.jdc.sk)

Príklady zapojenia stmievateľného napájacieho zdroja sú uvedené na obr. 13 a 14.

Obr. 13 Zapojenie stmievateľného napájacieho zdroja konštantného prúdu ovládaného fázovým stmievačom (zdroj: www.beloon.sk)

Obr. 14 Zapojenie stmievateľného napájacieho zdroja konštantného prúdu ovládaného signálom 1 – 10 V alebo PWM signálom (zdroj: www.beloon.sk)

Zapojenie DC/DC meničov konštantného prúdu ovládaných PWM signálom je na obr. 15.

Obr. 15 Zapojenie DC/DC meničov konštantného prúdu ovládaných PWM signálom s napájaním pomocou rozvodu konštantného napätia (zdroj: www.beloon.sk)

LED svietidlá
Mnoho výrobcov už má vo svojej ponuke aj LED svietidlá, ktoré majú svetelný LED zdroj integrovaný do konštrukcie svietidla (obr. 16). Súčasťou svietidla alebo balenia je zvyčajne aj potrebný napájací zdroj.
LED svietidlá sa väčšinou inštalujú priamo na prívod 230 V AC. Ak to svietidlá umožňujú, stmievanie sa realizuje buď tirákovým stmievačom na prívode napájacieho napätia 230 V AC, alebo pomocou dodatočného signálu 1 – 10 V.

 

LED náhrady
Veľmi populárne sú LED náhrady štandardných žiaroviek, ktoré umožňujú využitie LED svetelného zdroja v pôvodných svietidlách (obr. 17). Dnes sú dostupné LED náhrady pri väčšine štandardných pätíc, ako sú: E27, E14, GU10, GU5.3… Možnosť stmievania závisí od konkrétneho modelu LED náhrady, zvyčajne však lacné LED náhrady neumožňujú stmievanie. Pri stmievateľných LED náhradách sa používajú triakové stmievače.

Obr. 17 Philips LED náhrady (zdroj: Philips)

Ing. Robert Naništa
Autor pracuje pod značkou Beloon v spoločnosti Emission, s. r. o., ktorá pôsobí v oblasti svetelnej techniky a automatizácie.

Foto: thinkstock.com

Článok bol uverejnený v TZB Haustechnik.