To bardzo często pojawiające się pytanie. I nic w tym dziwnego, bo zewsząd słyszymy jakie to diody LED są oszczędne ale trudno znaleźć konkretne przykłady. Dlatego postanowiliśmy to zmienić i podać Państwu szczegółowe liczby.
Oczywiście to jak dużo zaoszczędzimy zależeć będzie od wielu czynników. Jednak głównym czynnikiem jest to, jakiego typu oświetlenie zamieniamy na LED. Z pewnością najwięcej zaoszczędzimy przesiadając się na technologię LED bezpośrednio z żarówek tradycyjnych lub halogenowych. Zmieniając świetlówki kompaktowe (popularnie zwane żarówkami energooszczędnymi na oświetlenie LED) lub liniowe (zwykłe, podłużne) zaoszczędzimy mniej ale zdecydowanie zmniejszymy ryzyko zatrucia nas i naszych bliskich szkodliwymi substancjami zawartymi w takich świetlówkach (głównie wyjątkowo toksyczne i trudne do neutralizacji związki rtęci) w przypadku ich mechanicznego uszkodzenia.

Aby podać Państwu konkretne liczby policzyliśmy koszt zakupu oraz eksploatacji (zużycie prądu, koszt wymiany) dwóch najpopularniejszych źródeł światła, czyli żarówki halogenowej o mocy 35W o mocowaniu GU10 i zasilanej napięciem 230 V oraz świetlówki kompaktowej (czyli popularnej żarówki energooszczędnej CFL) o mocy 9W i zasilanej z 230 V. Do obliczeń przyjeliśmy czas eksploatacji na poziomie średniej trwałości markowej diody LED, czyli 50 tysięcy godzin (~6 lat ciągłego świecenia).

Następnie w ten sam sposób policzyliśmy koszt zakupu i eksploatacji diodowego zamiennika żarówki halogenowej o identycznej jasności, czyli "żarówki" LED firmy Ledion o mocy 3W, mocowaniu GU10 i równiez zasilanej bezpośrednio z 230 V.

Zapewne nie mogą się już Państwo doczekac wyników, więc prosze bardzo:

Koszt całkowity żarówki tradycyjnej: 1928,50zł	Koszt całkowity świetlówki: 322,50zł	Koszt całkowity źródła LED: 127,50zł
Oszczędność po zmianie na LED: 93%	Oszczędność po zmianie na LED: 61%	Z oświetleniem LED oszczędzasz

Przypominamy, że powyższe kwoty to koszty dla tylko jednego źródła światła a przecież w przeciętnym gospodarstwie domowym mamy takich źródeł światła znacznie więcej. Proszę policzyć wszystkie tradycyjne źródła światła w domu a potem pomnozyć powyższe kwoty przez ich ilość. Będą Państwo zaskoczeni jak dużo pieniędzy wydajecie na oświetlenie.

Z powyższych obliczeń wyraźnie widać, że oszczędności są i to w obu przypadkach bardzo duże, choć zdecydowanie największe w przypadku halogenów (lub tradycyjnych żarówek). Zachęcamy więc do zmiany spojrzenia na oświetlenie LED. Jak widać sama cena zakupu niewiele mówi o całkowitych kosztach oświetlenia i dopiero zsumowanie wszystkich składników pokazuje, że pozornie tanie żarówki lub świetlówki w rzeczywistości kosztują nas znacznie więcej niż oświetlenie LED.

A gdyby chcieli Państwo przejrzeć szczegóły naszych wyliczeń to zapraszamy do przeanalizowania tabelki z obliczeniami oszczędności na LED, którą prezentujemy w naszm serwisie informacyjnym o oświetleniu LED.

Na oscyloskopie podłączonym do ściemniacza PWM wykres napięcia wyjściowego w zależności od ustawionej jasności (D) wyglądałby tak:

(źródło: wikipedia)

Zazwyczaj elementem załączającym jest tranzystor, który nie dość że potrafi bardzo szybko załączać i wyłączać to jeszcze robi to bez iskrzenia i w prawie idealnej ciszy (porównując na przykład do przekaźnika). Niestety przy dużych prądach oraz częstotliwości PWM w zakresie akustycznym nawet tranzystor potrafi wydawać z siebie odgłosy ze względu na zjawisko zwane magnetostrykcją. Dzięki temu, że tranzystor przy PWM albo przewodzi całkowicie albo wcale to podczas takiej pracy grzeje się zdecydowanie mniej niż przy częściowym przewodzeniu (na przykład podczas regulacji napięcia) a to pociąga za sobą dwie ważne zalety. Po pierwsze dużą sprawność czyli bardzo małe straty energii. Po drugie urządzenie sterujące może obsłużyć znacznie większe moce bez nadmiernego nagrzewania się.

Metoda PWM okazała się wprost idealna do regulacji jasności diod LED pod warunkiem, że częstotliwość modulacji jest na tyle wysoka iż nasze oczy nie zauważają efektu migania. W praktyce oznacza to, że do sterowania jasnością LED powinno się używać PWM o częstotliwości co najmniej 100 Hz (podobnie jak odświeżanie w telewizorach) aby nie męczyć wzroku. W praktyce stosuje się jeszcze wyższe częstotliwości aby uniknąć migotania w kamerach oraz innych cyfrowych urządzeniach rejestrujących obraz.

Wszystkie nasze urządzenia wykorzystujące metodę PWM pracują z częstotliwościami co najmniej 350 Hz, więc poza brakiem wpływu na zmęczenie wzroku gwarantują również brak efektu migotania w kamerach i aparatach cyfrowych (nie dotyczy sterownika EC-11RGB v1.x, który z uwagi na nieco inną metodę tworzenia PWM może w pewnych okolicznościach generować delikatny efekt migotania).

Metoda PWM mimo bardzo wielu zalet posiada niestety również wady. Największą z nich jest generowanie zakłóceń, które drastycznie rosną wraz ze wzrostem prądu (a co za tym idzie mocy) modulowanego sygnału oraz długością przewodów którymi te duże prądy płyną. Rodzaj i ilość tych zakłóceń zależy ponadto od typu podłączonego obciążenia, więc mimo że dla dużych prądów stosuje się odpowiednie filtry wyjściowe to kontrola zakłóceń nie jest łatwa i praktycznie niemożliwe jest ich całkowite wyeliminowanie. Dlatego jedną z podstawowych zasad korzystania z urządzeń pracujących z PWM jest minimalizacja długości połączeń lub rozpraszanie instalacji na kilka obwodów o mniejszych prądach.

Jest to jeden z głównych powodów dla którego Normy Unijne nie dopuszczają urządzeń PWM o dużej mocy do użytku w środowiskach mieszkalnych. Jeśli bowiem ktoś nie przejmie się zaleceniami i zainstaluje długie przewody o zbyt małym przekroju a następnie wprowadzi do nich sygnał PWM o dużym prądzie to taka instalacja spokojnie będzie w stanie zakłócić na przykład sygnał telefonii komórkowej, TV czy sieci Wi-Fi.

Dobór odpowiedniego przekroju przewodów zasilających systemy oświetlenia LED to bardzo ważny element tych instalacji, choć niestety bardzo często zaniedbywany lub wręcz pomijany podczas projektowania lub instalowania. Prawdopodobnie wynika to z niewiedzy osób projektujących lub wykonujących takie instalacje. Taka niewiedza potrafi jednak doprowadzić do bardzo negatywnych konsekwencji prowadzących w najgorszym wypadku nawet do pożaru.

Otóż każdy, nawet najlepszy przewód nie jest idealnym przewodnikiem i stanowi dla prądu jakiś opór. Im większa długość tego przewodu oraz mniejszy przekrój tym opór większy. Z prawa Ohma wynika, że jeśli prąd płynie przez opór to pojawia się na tym oporze spadek napięcia. Więc na przewodzie, w którym płynie prąd również taki spadek napięcia się pojawi. W praktyce oznacza to co najmniej dwie konsekwencje. Po pierwsze na końcu tego przewodu dostaniemy napięcie niższe od zasilającego o wartość spadku napięcia. Po drugie to stracone napięcie zostanie przez przewód zamienione na ciepło. Im większy prąd płynie w takim przewodzie tym większy spadek napięcia oraz moc wydzielana w postaci ciepła.
Oba te zjawiska są dla nas bardzo niepożądane i podstawowym sposobem na ich uniknięcie jest zapewnienie właściwego przekroju przewodów oraz minimalizowanie długości połączeń doprowadzających duże prądy. W tym ostatnim przydają się wzmacniacze dla LED, które pozwalają rozproszyć instalację na kilka mniejszych ale sterowanych z jednego miejsca. Przewody sygnałowe do wzmacniacza mogą być nawet bardzo długie i dzięki temu przewody zasilające możemy skrócić do minimum instalująca zasilacz i wzmacniacz tuż obok podłączanego obwodu.

Dodatkowo, jeśli chodzi o instalacje z taśmami LED to należy wziąć pod uwagę, że sama taśma pełni również rolę przewodu a jej przekrój jest bardzo mały (zazwyczaj około 0.5 mm2). Dlatego podłączanie długich odcinków taśmy LED z zasilaniem podłączonym tylko w jednym miejscu tej taśmy jest bardzo złym pomysłem - niestety często spotykanym.Taka taśma LED będzie się znacznie mocniej grzała z powodu prądu przez nią płynącego, co spowoduje niepotrzebne dogrzewanie diod i tym samym skrócenie ich żywotności. Ponadto ze względu na spadki napięcia im dalej od miejsca podłączenia zasilania tym słabiej będą świecic diody na takiej taśmie. Nie dość więc, że będziemy mieli mniej światła to jeszcze nasze oświetlenie wcale nie będzie takie długowieczne.

A wystarczy do takiej taśmy co 2, 3 metry doprowadzić zasilanie dodatkowym przewodem aby odciążyć taśmę, zmniejszyć jej grzanie się oraz ograniczyć spadki napięć - czyli zwiekszyć jasność do maksymalnej.

Niektórzy instalatorzy lub projektanci dobierają przekrój przewodów zasilających „na oko” ale nie polecamy takiej metody, gdyż bardzo łatwo się pomylić i dać zbyt mały przekrój. Zwłaszcza przy niskich napięciach zasilania, gdzie prądy i wymagane przekroje przewodów rosną drastycznie wraz ze wzrostem mocy.
Dlatego przygotowaliśmy dla Państwa kalkulator przekroju przewodów dla oświetlenia LED, który w bardzo łatwy i szybki sposób umożliwi poprawne dobranie okablowania.

Znamy przypadki gdzie elektrycy dochodzili do wniosku, że skoro dla 230 V przewodem o przekroju 1.5 mm2 można przy odległości 10 m spokojnie zasilić odbiornik o mocy 300 W to dla 12 V wystarczy taki sam przewód! To ogromny błąd! Przy wysokim napięciu zasilania (230 V) w takim przewodzie popłynie stosunkowo niski prąd o wartości ~1,3 A, więc spadek napięcia nie będzie duży i wyniesie w okolicy 0.5 V. Na całym przewodzie wydzieli sie więc ciepło o mocy około 0.5 W, czyli bardzo mało.

Jesli jednak przy tej samej mocy odbiornika zmniejszymy napięcie zasilania do 12 V to w tym samym przewodzie popłynie już ogromny prąd o wartości ponad 25 A, co pociągnie za sobą spadek napięcia aż 8,20 V!!! Nie dość więc, że na końcu przewodu z 12 V zasilania zostanie nam tylko 3,8 V (czyli LEDy nawet nie zaświecą!) to na przewodzie wydzieli się ponad 200 W mocy w postaci ciepła, co w najlepszym wypadku stopi nam izolację na przewodzie a w nieco gorszym wywoła pożar!!!

Mamy nadzieję, że ten przykład bardzo dobitnie pokazuje jak ogromnie ważne jest poprawne dobranie przekroju przewodów zasilających!

Obciążalność prądowa wyjść to parametr określający jak dużo urządzeń możemy podłączyć do danego wyjścia. A konkretnie jak dużym prądem możemy dane wyjście obciążyć aby nie spowodować jego uszkodzenia (na przykład spalenia tranzystora lub ścieżek na płytce urządzenia).

A dlaczego podaje się prąd a nie moc? Dlatego że dla tranzystora załączającego wyjście nie jest ważna moc tylko sam prąd, jaki przez niego płynie ponieważ to właśnie prąd głównie rozgrzewa tranzystor (choć napięcie i czas również mają swój udział) i może go uszkodzić. A ponieważ moc [W] to prąd [A] razy napięcie [V] to łatwo obliczyć jaką moc (w zależności od napięcia zasilania) możemy podłączyć pod dane wyjście.

Przykładowo nasz ściemniacz dla LED EC-11D posiada 3 wyjścia o obciążalności prądowej 2 A. Jeśli więc zasilimy ten ściemniacz napięciem 12 V to do każdego z wyjść możemy podłączyć 24 W. Jeśli jednak podniesiemy napięcie zasilania do 24 V to wyjście obsłuży aż 48 W. To bardzo ważne aby nie przekraczać podanych prądów ponieważ ryzykujemy albo przegrzaniem urządzenia albo wręcz jego uszkodzeniem, które nie podlega naprawie gwarancyjnej.

A co jeśli chcemy podłączyć więcej mocy niż ściemniacz lub sterownik może obsłużyć? Ano wtedy musimy skorzystać z urządzenia zwanego wzmacniaczem dla LED lub ekspanderem , czyli na przykład EPM-153 naszej produkcji. Ewentualnie rozbić sobie oświetlenie diodowe na kilka mniejszych obwodów i do każdego zastosować osobny sterownik lub ściemniacz LED.