Jak poprawnie wykonać instalację oświetlenia LED?

Artykuł opisuje najczęściej popełniane błędy w instalacjach oświetlenia LED. Sprawdź czego nie robić aby Twoje oświetlenie LED działało bezawaryjnie przez wiele lat.

Oświetlenie LED – jest już wszędzie ale mało o nim wiemy

Żarówka LEDTechnika LED zadomowiła się w Polsce już na dobre. Dlatego stanowi coraz większy odsetek instalacji oświetleniowych. Niestety wiedza o tej stosunkowo nowej dziedzinie jest wciąż bardzo niewielka. Sprawia to, że krąży wiele mitów i błędnych opinii na jej temat.  A to skutkuje wieloma problemami z oświetleniem LED. Przede wszystkim dlatego, że instalacje z diodami świecącymi są bardzo często traktowane tak samo jak tradycyjne. Jest to poważnym błędem i może powodować wiele negatywnych konsekwencji.

Czym różni się oświetlenie LED od tradycyjnego?

Diody LED różnią się dość drastycznie od wszystkich innych źródeł światła. Dlatego w większości przypadków wymagają zupełnie innego podejścia aby poprawnie działać. Pojedyncza dioda LED (chip) to półprzewodnikowy element elektroniczny zasilany stałym, niskim napięciem w zakresie między 1.5 a 4 V w zależności od koloru świecenia i budowy. Nie ma od tego wyjątków, gdyż napięcie zasilania wynika bezpośrednio z budowy fizyko-chemicznej diody LED. Z tego powodu nie da się wykonać diody na dowolne napięcie, jak to ma miejsce na przykład w żarówkach. Cecha ta powoduje, że aby zwiększyć napięcie zasilania źródła światła LED należy albo połączyć kilka diod szeregowo albo zastosować zasilacz odpowiednio obniżający napięcie zasilania.

Nieliniowość oraz wrażliwość na temperaturę

Niestety to nie jedyna trudność. Poza niskim napięciem zasilania diody LED mają bardzo mocno nieliniową charakterystykę zależności prądu od napięcia. Oznacza to, że nawet niewielkie zmiany napięcia zasilającego diodę powodują ogromne zmiany płynącego przez nią prądu. Co więcej zmiana temperatury diody również wpływa na jej prąd. To dodatkowo komplikuje sprawę. Te dwie cechy sprawiają, że diody LED do poprawnej pracy wymagają zasilania prądowego, czyli stabilizacji prądu, a nie napięcia. Niestety taki sposób zasilania jest bardziej skomplikowany od tradycyjnej stabilizacji napięcia.

Trzecią istotną cechą diod LED, która powoduje kolejne komplikacje to fakt, że półprzewodnikowa struktura diody jest wrażliwa na temperatury przekraczające 80 – 150 °C (w zależności od producenta). Przegrzanie powoduje drastyczne skrócenie żywotności diody lub nawet jej natychmiastowe uszkodzenie. Wymusza to odpowiednie zarządzanie ciepłem źródeł światła LED i skuteczne ich chłodzenie. Co więcej dbałość o jak najniższą temperaturę pracy diod LED wynika także z faktu, że wraz ze wzrostem temperatury diody spada jej skuteczność świetlna. A ponieważ mogą to być spadki nawet o 30%, to ma to duże znaczenie.

Dioda LED to wrażliwy element elektroniczny

Do powyższych parametrów dochodzi jeszcze duża wrażliwość na przepięcia oraz wyładowania elektrostatyczne. Znacznie łatwiej jest uszkodzić diodę LED niż jakąkolwiek żarówkę czy świetlówkę. Choć mechanicznie diody LED są znacznie bardziej wytrzymałe. Warto wspomnieć także o sporym rozrzucie parametrów podczas produkcji diod LED, którego na razie nie potrafimy uniknąć. To wszystko sprawia, że prawidłowe zaprojektowanie oraz wykonanie systemu oświetlenia LED jest znacznie trudniejsze niż tradycyjnego oświetlenia. Szybki rozwój tej technologii sprawia, że dostęp do rzetelnej wiedzy na jej temat jest mocno ograniczony. Nie ma podręczników na ten temat, a w internecie często pojawiają się mocno nierzetelne porady lub wręcz błędne rozwiązania prowadzące do uszkodzeń diod lub urządzeń sterujących. Dlatego poniżej prezentujemy listę najczęściej popełnianych błędów w niskonapięciowych instalacjach oświetlenia LED (zamienniki LED zasilane z 230 VAC to inny temat). Pod listą znajdują się szczegółowe opisy problemów związanych z tymi błędami. Aby się przenieść bezpośrednio do opisu każdego z błędów wystarczy kliknąć wybrany błąd na liście poniżej. Jest to chyba najdłuższy artykuł techniczny na naszej stronie ale warto go przeczytać w całości.

Zbyt mały przekrój przewodów zasilających oświetlenie LED

Instalacje oświetlenia LED to bardzo często instalacje zasilane niskim i stałym napięciem 12 lub 24 VDC. Przy tak niskim napięciu zasilania aby uzyskać duże moce muszą płynąć duże prądy. Wymagają one dużych przekrojów przewodów aby nie było strat w postaci spadków napięć oraz innych negatywnych konsekwencji. Zły dobór przekroju przewodu skutkuje co najmniej 3 poważnymi problemami:

  • straty mocy wydzielające się na kablu w postaci ciepła
  • niższe (o spadki na przewodach) napięcie zasilania LED
  • drastyczny wzrost przepięć i zakłóceń w obwodach z regulacją jasności lub koloru (PWM)

Straty mocy przede wszystkim znacznie pogorszą nam sprawność energetyczną całego obwodu (czyli obniżą oszczędności). Jednak mogą także prowadzić do topienia się izolacji przewodów i w konsekwencji do zwarcia lub nawet pożaru.
Niższe napięcie docierające do źródeł światła LED spowoduje w przypadku taśm LED i podobnych źródeł zasilanych napięciowo ich zauważalnie niższą jasność. Dzieje się tak ze względu na mocno nieliniową charakterystykę U/I. Jasność ta może spaść nawet o połowę. W drastycznych przypadkach jasność ta może być jeszcze niższa lub diody mogą w ogóle nie zaświecić. Typowa taśma LED zasilana z 12 V nie zaświeci wcale już przy okolicach 7-8 V.

Zakłócenia i przepięcia

W przypadku obwodów z regulacją jasności lub koloru (RGB) zbyt mały przekrój przewodów spowoduje drastyczny wzrost zakłóceń i przepięć. Będą one mocno obniżać żywotność diod lub nawet je uszkadzać. Dodatkowo zakłócenia te mogą negatywnie wpływać na inne obwody lub urządzenia. Na przykład może zostać zakłócona łączność radiowa (telefony, WiFi czy odbiór radia i TV). Taka sytuacja może spowodować konflikt z prawem, gdyż zgodnie z dyrektywą EMC (2004/108/WE) nie tylko urządzenia ale również instalacje elektryczne muszą spełniać odpowiednie normy.
Dlatego warto dokładnie policzyć wymagane przekroje przewodów zamiast dobierać je „na oko”. W ten sposób uda się uniknąć wielu nieprzyjemnych niespodzianek. Tym bardziej, że z naszym kalkulatorem przekroju dla LED jest to bardzo proste. Dodatkowo czasem zamiast projektować jeden obwód o dużej mocy lepiej zaprojektować kilka obwodów o mniejszych mocach, co pozwoli na zastosowanie mniejszych przekrojów.

wróć do listy

Za długie przewody zasilające oświetlenie LED

Długość przewodów zasilających jest mocno powiązana z ich przekrojem. Dlatego wraz ze wzrostem długości należy zapewnić odpowiednio większy przekrój aby uniknąć spadków napięć. Jednak przy długościach rzędu kilkunastu metrów może się okazać, że należałoby zapewnić przekroje rzędu kilkunastu milimetrów kwadratowych. Jest to jeden z powodów, dla którego zawsze należy dążyć do skracania długości połączeń.

Jest także drugi powód, ważniejszy, który dotyczy obwodów z modulacją PWM. Czyli takich, gdzie regulujemy jasność albo kolor oświetlenia. Modulacja PWM to impulsowa metoda zasilania umożliwiająca regulację jasności (opis). Praca impulsowa powoduje, że bardzo mocno wzrasta znaczenie indukcyjności przewodu. Ta zaś rośnie wraz z długością. Więc nawet jeśli policzymy precyzyjnie przekrój długiego przewodu to wzrośnie nam jego indukcyjność. Podczas pracy impulsowej spowoduje to wzmożone generowanie przepięć, a w konsekwencji zakłóceń. A te będą skracać żywotność diod LED lub w drastycznych przypadkach uszkadzać je. Mogą także zakłócać inne obwody, instalacje (na przykład audio) albo urządzenia (RTV, telefony, WiFi, itp.) Dlatego w instalacjach oświetlenia LED zasilanych niskim napięciem warto zawsze rozpraszać obwody na kilka mniejszych zasilanych lokalnie jak najkrótszymi odcinkami przewodów. Generalnie dobrą zasadą jest montowanie zasilaczy oraz ewentualnych ściemniaczy lub sterowników jak najbliżej taśm LED (lub innych źródeł światła LED).

wróć do listy

Topologia okablowania a pętle indukcyjne

Nieprawidłowe prowadzenie okablowania w instalacjach oświetlenia LED może być przyczyną tworzenia się pętli indukcyjnych. Takie pętle wzmagają powstawanie przepięć oraz działają jak antena nadawczo-odbiorcza. Tak powstałej antenie mogą się indukować sygnały zakłócające pochodzące od obcych pól magnetycznych, które mogą skracać żywotność diod LED lub powodować ich uszkodzenia. Pętla może być również źródłem zakłóceń pochodzących od modulacji PWM emitowanych do otoczenia.

Co to są pętle indukcyjne?

Pojęcie pętli indukcyjnej kojarzy się głównie z czujnikami (stosowanymi na przykład do wykrywania samochodów). Jednak pętlę indukcyjną tworzy tak na prawdę każdy zamknięty obwód elektryczny. Zaś napięcie zakłóceń indukowanych lub emitowanych z takiej pętli zależy przede wszystkim od pola jej powierzchni. To zaś zależy od długości przewodów oraz odległości między nimi. Z tego powodu niestety nie da się całkowicie wyeliminować pętli indukcyjnych. Można jednak tak projektować trasy kablowe aby pola powierzchni zamkniętych obwodów były jak najmniejsze. Przykład błędnego oraz poprawnego wykonania instalacji z taśmami LED pokazuje poniższy rysunek:

Problemy z uziemieniem w instalacjach LED

Pewna część problemów w instalacjach LED może wystąpić na skutek niepodłączenia lub błędnego podłączenia uziemienia. Głównie chodzi o zasilacze. Wprawdzie zasilacze klasy SELV (lub II), czyli z pełną separacja galwaniczną nie wymagają podłączania uziemienia. Ale większość innych posiada styk, zacisk lub przewód, który należy podłączyć do uziemienia. Jeśli więc mamy zasilacz, który wymaga uziemienia to należy je bezwzględnie podłączyć. Inaczej narażamy się na co najmniej dwie groźne konsekwencje. Po pierwsze bez uziemienia istnieje duże prawdopodobieństwo, że nie zadziała nam zabezpieczenie przeciwprzepięciowe takiego zasilacza. Zależy to wprawdzie od jego budowy ale tej nie znamy i nie mamy na nią wpływu. Po drugie na wyjściu zasilacza może nam się pojawić przebicie (zazwyczaj o wartości połowy napięcia zasilającego 230V), na skutek niewłaściwej pracy filtra LC, który większość tego typu zasilaczy ma na wejściu. W takiej sytuacji bardzo łatwo o uszkodzenia taśm LED ale także o porażenie.

Parametry uziemienia

Warto także wspomnieć, że w starych lub niewłaściwie wykonanych instalacjach uziemienie może nie spełniać wymaganej normami rezystancji. Wtedy także mogą pojawić się problemy. Dlatego zawsze podczas instalacji oświetlenia LED wyposażonego w zasilacz wymagający uziemienia warto sprawdzić poprawność instalacji elektrycznej. Ewentualnie zlecić to elektrykowi, jeśli sami nie mamy takich możliwości.

Inne problemy z uziemieniem

Istnieje jeszcze kilka okoliczności, w których uziemienie lub jego brak mogą nieco narozrabiać. Jest to wprawdzie temat na osobny artykuł ale warto zasygnalizować kilka możliwości. Na przykład jeśli kleimy taśmy LED do metalowych profili to warto takie profile uziemić. Otrzymamy wtedy dodatkową ochronę antystatyczną oraz zabezpieczenie na wypadek przebicia. Zdarzają się także przypadki, kiedy łączymy oświetlenie LED z innymi systemami elektronicznymi. Na przykład z automatyką budynkową, systemem alarmowym czy choćby czujnikiem ruchu. Istnieje wtedy ryzyko, że jeśli kilka urządzeń w danym systemie jest uziemionych, a instalacja jest rozległa to mogą się nam pojawić problemy z prądami wyrównawczymi. Takie prądy mogą pojawiać się w przewodach uziemienia lub innych (na przykład sygnałowych) i powodować różnego rodzaju zakłócenia. Niestety nie ma złotego środka na tego typu problemy. Czasem pomaga uziemienie tylko jednego z systemów lub wszystkich, czasem zmiana topologii okablowania, a czasem rozwiązaniem jest wyłącznie separacja galwaniczna obwodów. Tutaj przyda się nasz wzmacniacz LED EPM-153, który jako jedyny na rynku posiada pełną separację galwaniczną wejść. Dzięki temu perfekcyjnie likwiduje powyższe problemy, a także te powodowane przez pętle indukcyjne.

wróć do listy

Transformatory nie nadają się do zasilania oświetlenia LED

Niestety wciąż zdarza się, że instalatorzy do zasilania taśm LED lub podobnych źródeł światła LED stosują transformatory toroidalne przeznaczone dla żarówek halogenowych. Jest to duży błąd, który będzie skutkował znaczącym skróceniem żywotności diod LED lub nawet ich uszkodzeniem. A dlaczego tak się dzieje? Powody są co najmniej trzy:

  • Transformator podaje na wyjściu napięcie przemienne. Diody LED wymagają napięcia stałego o odpowiedniej polaryzacji i podłączenie ich do napięcia o przeciwnej polaryzacji może powodować uszkodzenia.
  • Transformator nie stabilizuje napięcia na wyjściu, więc wszystkie skoki napięcia sieciowego będą przenoszone na wyjście. Nawet niewielkie skoki napięcia zasilania diody LED mogą ją uszkodzić lub skrócić jej żywotność na skutek gwałtownego wzrostu prądu związanego z nieliniowością diod LED.
  • Transformator nie posiada żadnych filtrów przeciwprzepięciowych, zatem wszystkie zakłócenia z sieci energetycznej (a jest ich tam wiele) będą przenoszone na wyjście i również mogą uszkadzać diody LED lub skracać ich żywotność.

Dlatego do zasilania oświetlenia LED należy bezwzględnie stosować dobrej klasy zasilacze elektroniczne przeznaczone do LED.

Transformatory elektroniczne

Istnieje także grupa urządzeń przeznaczona do zasilania tradycyjnych żarówek halogenowych zwana transformatorami elektronicznymi. Zastosowanie ich do oświetlenia LED jest jeszcze większym błędem i grozi bardzo szybkim uszkodzeniem diod LED. Dzieje się tak ponieważ transformatory elektroniczne posiadają te same wady co tradycyjne transformatory. Co więcej tego typu urządzenia pracują zazwyczaj na wyższych częstotliwościach oraz z przebiegami innymi niż sinusoidalne. Te dwie cechy powodują, że parametry zasilania na wyjściu takiego transformatora są zabójcze dla diod LED oraz dla elektroniki, która może być wbudowana w oprawy LED. Nawet zamienniki LED tradycyjnych żarówek halogenowych, które teoretycznie są przystosowane do zasilania napięciem przemiennym, mogą sobie nie poradzić z tego typu zasilaniem. Dlatego nigdy nie należy używać transformatorów elektronicznych do zasilania oświetlenia LED.

wróć do listy

Zasilacze liniowe nie nadają się dla LED

Zasilacze liniowe to tradycyjne zasilacze zbudowane w oparciu o zwykły lub toroidalny transformator. Na jego wyjściu znajduje się prostownik oraz układ stabilizacji i filtracji napięcia. Teoretycznie od strony technicznej takie zasilacze nadają się do zasilania oświetlenia LED. Jednak z praktycznego punktu widzenia zdecydowanie lepiej użyć nowoczesnych zasilaczy impulsowych, zwanych także przetwornicami napięcia. Dzieje się tak z co najmniej 3 powodów:

Niska sprawność zasilaczy liniowych

Sprawność zasilacza to parametr określający jaki procent mocy wejściowej otrzymamy na jego wyjściu. Zasilacze liniowe mają zazwyczaj sprawności na poziomie 50%. Zatem aby na wyjściu uzyskać 100 W trzeba do takiego zasilacza dostarczyć aż 200 W (bo 50% z 200 W daje 100 W)! Oznacza to, że w zasilaczu stracimy aż 100 W mocy, która wydzieli się w postaci ciepła. To bardzo dużo. Dla porównania dobry zasilacz impulsowy ze sprawnością na poziomie 85% przy tych samych 100 W na wyjściu pobierze tylko 118 W. Czyli na straty pójdzie zaledwie 18 W. To ponad 5 razy mniej! A skoro oświetlenie LED montujemy głównie dlatego aby zaoszczędzić na prądzie to od razu widać, że dobry zasilacz impulsowy pozwoli nam oszczędzić znacznie więcej. Dla przykładu zasilacz impulsowy o mocy wyjściowej 100 W i sprawności 85% po roku użytkowania po 8 godzin na dobę przyniesie oszczędności na poziomie 150 zł w stosunku do zasilacza liniowego o sprawności 50%.

Duże wydzielanie ciepła

Niska sprawność zasilaczy liniowych prowadzi do drugiego powodu, czyli wydzielania ogromnej ilości ciepła. Pomijając już niepotrzebne straty energii takie źródło ciepła jest szkodliwe dla LEDów także z innych powodów. Po pierwsze nie chcemy aby zasilacz dogrzewał nam diody, które są przecież wrażliwe na wysoką temperaturę. A ponieważ zaleca się aby zasilacz był montowany jak najbliżej diod LED (patrz punkt pierwszy i drugi listy) to im mniej taki zasilacz się grzeje tym lepiej. Po drugie im wyższa temperatura zasilacza tym niższa jego żywotność. Elementy elektrolityczne nie lubią wysokich temperatur. Zwłaszcza kondensatory elektrolityczne, które szybciej tracą pojemność. Utrata pojemności prowadzi do zmniejszenia filtracji, co z kolei skutkuje szybszą degradacją diod LED na skutek przepięć. A to nie wszystkie minusy zasilaczy liniowych.

Wysoki pobór prądu na biegu jałowym

Sporą wadą tradycyjnych zasilaczy jest duży pobór mocy na biegu jałowym. Czyli wtedy, gdy zasilacz nie jest obciążony. W zależności od budowy oraz parametrów transformatora może on pobierać na biegu jałowym nawet do 20% mocy nominalnej (czyli tej oddawanej na wyjściu). Zatem nasz zasilacz liniowy o mocy 100 W przy wyłączonych LEDach i tak będzie pobierał nawet 20 W. Chyba, że będziemy wyłączać jego zasilanie od strony 230 V ale rzadko stosuje się takie rozwiązanie jeśli mamy obwód ze ściemniaczem lub sterownikiem LED. Za to dobry zasilacz impulsowy przy wyłączonych LEDach pobierze mniej niż 1 W. W dłuższej perspektywie czasu jest to znacząca różnica.

wróć do listy

Nie stosuj zasilaczy niskiej jakości do LED

Zasilacze impulsowe niskiej jakości nie posiadają dostatecznie dobrych filtrów tłumiących zakłócenia. Z tego powodu mogą być zagrożeniem dla diod LED oraz elektroniki sterującej. Brak filtrów oraz elektronika niskiej jakości powoduje, że zasilacz przepuszcza zakłócenia pochodzące z sieci energetycznej. Dodatkowo również sam staje się ich źródłem na skutek pracy impulsowej. Ponadto tego typu zasilacze posiadają znacznie niższą sprawność, co oznacza większe zużycie energii elektrycznej oraz wzmożone generowanie ciepła. Na zasilaczach dla oświetlenia LED zdecydowanie nie warto oszczędzać! W tym przypadku wyjątkowo często sprawdza się powiedzenie „co tanie to drogie”.

Ponadto do zasilania oświetlenia LED należy stosować wyłącznie zasilacze impulsowe przeznaczone do takich zastosowań. Zasilacze o innym przeznaczeniu mogą pracować z niższymi częstotliwościami układu regulacji napięcia. W połączeniu z modulacją PWM (regulacja jasności LED) może to dawać efekt pulsowania lub migotania całego oświetlenia. Często winą za pulsowanie obarczany jest sterownik lub ściemniacz ale prawdziwa przyczyna problemu może tkwić w zasilaczu. Chodzi o to, że jeżeli częstotliwość PWM oraz układu regulacji napięcia zasilacza są podobne to zasilacz nie nadąża z korekcją napięcia wyjściowego za modulacją PWM. Efekt jest taki, że całe oświetlenie pulsuje i nikt nie wie dlaczego. A to właśnie nieprzemyślane oszczędzanie na zasilaczu nie przystosowanym do LED często bywa przyczyną.

wróć do listy

Diody LED wymagają skutecznego odprowadzania ciepła

Diody LED są bardzo wrażliwe na temperaturę pracy i w miarę jej wzrostu drastycznie spada żywotność tych elementów. Dla większości diod LED przekroczenie temperatury 80-90ºC podczas pracy skończy się bardzo szybkim obniżaniem jasności i w konsekwencji uszkodzeniem. Najlepsze, markowe produkowane obecnie diody typu Power LED są w stanie wytrzymać maksymalnie 150ºC. To niewielkie temperatury w porównaniu do zwykłej żarówki. Trzeba również pamiętać, że chodzi o temperaturę samego złącza diody, a nie zewnętrznej obudowy lampy. Dlatego bardzo ważne jest zapewnienie odpowiednich warunków termicznych wszelkiego rodzaju źródłom światła LED. Warto także pamiętać, że im wyższa temperatura diody LED tym niższa jest jej jasność.

Jak temperatura wpływa na żywotność LED

Im niższa temperatura diody LED tym większa jej żywotność, a różnice tutaj są bardzo duże. Dla przykładu dioda Cree Xlamp XR-E pracująca przy temperaturze złącza 60ºC będzie miała żywotność L70 (30% spadek jasności) na poziomie 120 tysięcy godzin. Ale podnosząc temperaturę pracy do 130ºC zostanie nam już tylko ~40 tysięcy godzin żywotności. A jest to jedna z lepszych jakościowo diod na rynku. Z tego powodu należy dbać o taki montaż oświetlenia LED, który pozwoli na jego użytkowanie w jak najniższych temperaturach. W przypadku taśm LED, zwłaszcza tych o dużych mocach, warto naklejać je na metalowe powierzchnie (na przykład w profilach aluminiowych), które będą odbierać ciepło od diod. Oprawy LED również wymagają odpowiedniego obiegu powietrza i nawet najlepsza taka oprawa przykryta na przykład wełną mineralną będzie się przegrzewać. Oczywiście nie dotrwa wtedy do deklarowanych przez producenta czasów pracy. Warto pamiętać, że wszystkie dane produktów LED są podawane zazwyczaj dla temperatury otoczenia na poziomie 25ºC i praca w wyższych temperaturach będzie te parametry pogarszać.

wróć do listy

Wyładowania elektrostatyczne bardzo groźne dla diod LED

ESDMimo nieustannego podnoszenia odporności diod LED na ładunki elektrostatyczne wciąż są to elementy stosunkowo wrażliwe na tego typu zagrożenie. Szacuje się, że nawet do 30% wszystkich uszkodzeń diod LED powodują właśnie ładunki elektrostatyczne. Dlatego podczas instalacji oświetlenia LED należy zwracać sporą uwagę na kwestie związane z elektrostatyką.

Ładunki elektrostatyczne powstają głównie na skutek zetknięcia i rozdzielenia dwóch materiałów tryboelektrycznych, czyli mających skłonności do ładowania się dodatnio lub ujemnie. W codziennych czynnościach nieustannie coś ze sobą stykamy, a następnie rozdzielamy. Podczas chodzenia stykamy i rozdzielamy stopy lub podeszwy butów z podłożem. Wyjmowanie taśmy LED z opakowania niestety również jest czynnością stykania i rozdzielania – więc następuje przeskok elektronów i powstawanie ładunku elektrostatycznego. Nawet zwykłe odwijanie taśmy zabezpieczającej klej na taśmie LED może spowodować naładowanie.

W przypadku diod LED wyładowanie elektrostatyczne wcale nie musi od razu uszkodzić diody na tyle, aby przestała ona natychmiast świecić. Właściwie zdarza się tak bardzo rzadko. Najczęściej wyładowania ESD powodują mikrouszkodzenia struktury wewnętrznej diody (wypalanie mikro-otworów oraz szczelin) niemożliwe do zaobserwowania bez solidnego mikroskopu. Dioda z tego typu mikrouszkodzeniami dalej świeci ale jej żywotność zostaje drastycznie skrócona. Nie dość, że po takim wyładowaniu jej jasność spada zdecydowanie szybciej niż w pełnowartościowej diodzie to jeszcze podatność na wszelkiego rodzaju przepięcia rośnie – dlatego już po kilku tygodniach pracy może przestać działać lub zauważalnie zmienić swoje parametry. Z tego powodu elektrostatyka jest często nazywana “cichym zabójcą”, ponieważ bardzo trudno jest od razu zauważyć uszkodzenie, a po jakimś czasie nie wiadomo z jakiego powodu diody przestają świecić.

Więcej informacji na temat zapobiegania wyładowaniom elektrostatycznym znajdziecie w artykule “Elektrostatyka – groźny przeciwnik diod LED“.

wróć do listy

Błędy przy podłączaniu taśm LED

Sporo błędów wynika z nieprawidłowego podłączenia taśm LED. Warto pamiętać, że taśmy LED nie są przewodami. Posiadają wprawdzie ścieżki rozprowadzające zasilanie na całej długości ale typowy przekrój takich ścieżek to około 0.25 mm2! Tak mały przekrój nie jest w stanie przenosić prądów większych niż 1 A na odcinku 5 m bez negatywnych konsekwencji. Czyli spadków napięć wpływających na jasność diod, powstawania zakłóceń oraz dogrzewania diod na skutek strat mocy w postaci ciepła! Należy więc zasilanie do taśm LED doprowadzać osobnym przewodem w kilku punktach. Im większa moc taśmy LED tym częściej należy doprowadzać zasilanie. W przypadku taśm o mocach w okolicach 15 W/m zasilanie należy doprowadzić co około 2 metry! Jest to oczywiście bardziej uciążliwe ale zapewni diodom poprawne warunki pracy i tym samym długą żywotność i bezawaryjność. Więc zdecydowanie warto.

Absolutnie niedopuszczalne jest łączenie kilku odcinków taśm LED jeden za drugim bez dodatkowego przewodu doprowadzającego zasilanie do każdego odcinka taśmy LED. Niestety takie połączenia sugeruje całkiem sporo instrukcji obsługi nieprofesjonalnych producentów. Należy także precyzyjnie policzyć odpowiedni przekrój przewodów zasilających. Poniższy obrazek pokazuje błędne i poprawne zasilanie taśm LED:

Niewłaściwy sposób lutowania taśm LED

Istnieją na rynku złączki zaciskowe do taśm LED ale zdecydowanie nie zalecamy ich używania, chyba że dla bardzo krótkich odcinków. Tego typu złączki nie zapewniają odpowiednio niskiej rezystancji styku dlatego nie nadają się do większych prądów.  Dodatkowo po czasie na skutek utleniania się styków kontakt jest coraz gorszy, co sprzyja usterkom. Dlatego zalecamy zawsze połączenia lutowane, które gwarantują najlepszy możliwy kontakt. Oczywiście wyłącznie w przypadku poprawnego przylutowania, co wcale nie jest takie łatwe na jakie wygląda 🙂  Jeśli lutowanie wykonane jest niepoprawnie stwarza to ryzyko uszkodzenia diod lub skrócenia ich żywotności. Dlatego warto potrenować lutowanie oraz przestrzegać kilku podstawowych zaleceń podczas lutowania taśm LED i generalnie diod LED:

  • Lutować bezwzględnie przy wyłączonym zasilaniu!
  • Optymalna temperatura lutowania taśm LED to zakres 340 – 360 stopni.
  • Popularne lutownice transformatorowe nie są zalecane ze względu na zmienną temperaturę grota oraz indukowanie zakłóceń. Jeśli już nie da się uniknąć lutownicy transformatorowej to należy stosować szczypce odprowadzające ciepło wpięte między lutowanym punktem oraz najbliższą diodą. Zalecamy jednak stacje lutownicze z precyzyjnie ustawianą temperaturą.
  • Należy robić przerwy między lutowaniem sąsiednich punktów aby umożliwić ostygnięcie diod.
  • Warto stosować topniki chemiczne, które przez ułatwienie lutowania skracają jego czas. Muszą to być jednak topniki nieagresywne, niewymagające zmywania. Takim topnikiem należy posmarować pola lutownicze taśmy oraz przewód, odczekać chwilę aby rozpuściły się tlenki i naloty, pocynować pola i przewód i dopiero zlutować.
  • Jeśli taśmy LED są wklejane do profili aluminiowych lub na inne metalowe podłoże to lutować należy przed wklejeniem, gdyż potem metalowa powierzchnia będzie odbierała ciepło i znacznie utrudni lutowanie.
  • Nie warto oszczędzać na spoiwie lutowniczym (cynie). Spoiwa bezołowiowe mają gorsze parametry niż zakazane, tradycyjne ołowiowe, dlatego tym bardziej warto zaopatrzyć się w wysokiej jakości spoiwo z dodatkiem miedzi oraz srebra.

wróć do listy

Montaż przy włączonym zasilaniu

Teoretycznie wszyscy znają zasadę, aby wszelkie połączenia oraz instalację urządzeń elektrycznych wykonywać przy wyłączonym napięciu zasilania. Niestety w praktyce zasada ta jest bardzo często ignorowana co może i często prowadzi do uszkodzeń. Głównym zagrożeniem są tutaj przypadkowo powstające zwarcia lub iskrzenie. Na to drugie diody LED są bardzo wrażliwe, podobnie jak impulsowe drivery prądowe i bardzo łatwo je uszkodzić nawet podczas krótkotrwałego iskrzenia. Dlatego w przypadku oświetlenia LED jest jeszcze ważniejsze aby cały montaż oraz wszystkie połączenia wykonać przy wyłączonym napięciu zasilania i dopiero na samym końcu je załączyć. Im większa instalacja i większe prądy w niej płynące tym ryzyko uszkodzeń w trakcie montażu przy włączonym zasilaniu jest większe.

wróć do listy

Błędny dobór urządzeń

Oświetlenie LED ze względu na wyższy stopień komplikacji oraz wyższe wymagania co do zasilania jest częściej niż tradycyjne oświetlenie narażone na błędy w doborze urządzeń do jego zasilania i sterowania. Jest to bardzo szeroki temat i zakres tego artykułu nie pozwala na jego rozwinięcie, dlatego zasygnalizujemy poniżej jedynie najczęściej popełniane błędy:

  • zasilanie źródeł światła LED wymagających stabilizacji prądu zwykłymi zasilaczami napięciowymi
  • podłączanie ściemniaczy lub sterowników między zasilacz prądowy a źródła LED
  • zasilanie taśm LED i podobnych źródeł LED przystosowanych do zasilania napięciowego zasilaczami prądowymi
  • stosowanie zasilaczy impulsowych niskiej jakości lub nieprzeznaczonych dla oświetlenia LED
  • stosowanie urządzeń niskiej jakości nie spełniających wymaganych dyrektyw oraz norm
  • stosowanie urządzeń o niedostatecznym stopniu ochrony IP w niekorzystnych otoczeniach
  • stosowanie ściemniaczy lub sterowników LED o zbyt niskiej częstotliwości modulacji PWM (<300 Hz)

wróć do listy