Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Retro LED „žárovky“

16.2.2015

Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.

Světelné zdroje na bázi světlo emitujících diod, tzv. LED žárovky, překonávají ve všech parametrech ostatní světelné zdroje pro běžné osvětlování v domácnostech. Jsou natolik variabilní, že mohou tvarem a barvou světla imitovat i klasické žárovky.

V roce 2005, kdy byla přijata směrnice o ekodesignu, se LEDky na trhu v podstatě nevyskytovaly. A stejně tomu bylo ještě v roce 2009, kdy byla vydána Nařízení Komise č. 244/2009 a 859/2009, na jejichž základě byly vyřazeny z výroby a prodeje klasické žárovky se žhaveným vláknem. Alternativou ke klasickým žárovkám byly v té době pouze tzv. kompaktní zářivky nazývané též úsporky.

Bylo však obtížné vměstnat zářivku do objemu klasické žárovky. Přinejmenším do doby, než se výrobcům podařilo zvládnout tvarování trubice do spirály. Optimální světelné účinnosti přitom dosahují zářivky lineární. Oproti nim je účinnost kompaktních zářivek až o třetinu nižší (i více, autor vlastní stolní lampu, v níž byla původně „úsporka“ se světelnou účinností 20 lm/W, což je pouze dvakrát více než klasická žárovka ekvivalentního výkonu, běžné úsporky přitom dosahují hodnoty kolem 60 lm/W). Kromě toho někteří uživatelé vnímají jako nevýhodu pomalý náběh světelného výkonu. Úsporky rovněž nelze, alespoň ne tak jednoduše jako žárovky, použít pro směrové osvětlení, například v semaforech nebo jako hlavní světla vozidel.

Většina těchto nevýhod u světelných zdrojů na bázi LED odpadá. Samotné čipy, které jsou hlavní funkční komponentou, jsou relativně malé. Lze je proto snadno vměstnat do objemu klasické žárovky. Přesto se donedávna jen vzácně na trhu vyskytovaly LEDky většího výkonu odpovídající žárovkám nad 100 W. Problém představuje především odvod odpadního tepla z čipů.

Stručná historie

Vůbec první světlo emitující dioda (LED) byla vyrobena v roce 1927. Prakticky použitelné LED jsou však k dispozici až od roku 1962, tehdy pouze červené barvy. Bílé světelné zdroje na bázi LED (LEDky) jsou však relativně nové, objevily se teprve v roce 1995 v návaznosti na objev modrých LED o rok dříve.

Účinnost bílých LED byla na počátku velmi nízká, dokonce nižší, než u klasických žárovek. Velmi rychle se však zvyšovala a dnes jsou již na trhu dostupné LED „žárovky“ s účinností přes 100 lm/W. Rekordní čipy přitom dosahují účinnosti dvojnásobné (podrobněji v článku Vývojové tendence ve světelných zdrojích a svítidlech).

Výhodou LEDky oproti zářivce nebo žárovce je, že světelná účinnost v podstatě nezávisí na jmenovitém výkonu, protože při potřebě většího světelného toku je jednoduše použit větší počet čipů. Světelná účinnost však do jisté míry závisí na teplotě chromatičnosti, tj. barevném tónu bílého světla.

Další výhodou je velká variabilita tvaru daná miniaturními rozměry jednotlivých čipů. Stejné komponenty se používají pro náhrady trubicových zářivek i klasických žárovek.

Retro LED „žárovka“

Pro nostalgické milovníky klasických tvarů jsou na trhu dokonce dostupné LED světelné zdroje ve skleněné baňce imitující klasické žárovky. Lze je přitom rozdělit do několika skupin.

Předstupněm je skupina, která zachovává tvar skleněné baňky a charakter světla vyzařování z relativně malého povrchu vlákna do celého prostoru stejně jako u klasické žárovky. Při pohledu zblízka se však ukáže, že v místě, kde je u skutečné žárovky umístěno vlákno, je u této LED imitace skupina malých čipů uspořádaných do kruhu nebo jiného kompaktního tvaru. Přestože jednotlivé čipy vyzařují světlo v užším úhlu (nejvýše do poloprostoru, prakticky však kolem 120°), při větším počtu čipů je dojem celkem uspokojivý. U matné baňky je potom dojem téměř dokonalý.

Obrázek: LED „žárovka“ Northern Lights USA

Obrázek: LED „žárovky“, zleva CREE (bez baňky), CREE (s baňkou), Northern Lights USA, IntustrialLEDs, MartekLED

Druhá skupina již jsou skutečné retro LEDky, které se kromě tvaru klasických žárovek pokoušejí imitovat i svítící wolframové vlákno. Používají se k tomu čipy ve tvaru tenké tyčinky, které vyzařují všesměrově. V zapnutém stavu skutečně mohou vypadat při zběžném pohledu jako vlákno žárovky, jehož tvar je však často nezvyklý. Ve vypnutém stavu je rozdíl zřetelný, na rozdíl od skutečného vlákna je totiž povrch čipů žlutý.

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna Panasonic zapnutá

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna Panasonic vypnutá

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna Edison Light Globes

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna Vosla

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna LiquidLED

Obrázek: LED „žárovka“ s imitací vlákna, zleva Panasonic zapnutá, Panasonic vypnutá, Edison Light Globes, Vosla, LiquidLED

U třetí skupiny samotný zdroj světla (jeden nebo více čipů) není přímo vidět, skrývá se spolu s ostatní elektronikou uvnitř neprůhledné části krytu. V průhledné baňce je vidět pouze speciální světlovod, který světlo z čipu rozděluje do celého prostoru. Snahou je, aby charakter vyzařování byl obdobný jako u klasických žárovek.

Obrázek: LEDka se světlovodem OSRAM zapnutá

Obrázek: LEDka se světlovodem OSRAM vypnutá

Obrázek: LEDky se světlovodem, zleva OSRAM zapnutá, OSRAM vypnutá, Philips, Verbatim

Existuje však i skupina dekoračních světelných zdrojů, která vůbec nezastírá, že se jedná o LEDky. V baňkách klasických i retro tvarů jsou umístěny skupiny LED, v některých případech dokonce klasické drobné LED na dlouhých vývodech.

Obrázek: Dekorační LEDka Fat Shack Vintage zapnutá

Obrázek: Dekorační LEDka Fat Shack Vintage vypnutá

Obrázek: Dekorační LEDka Edison Light Globes

Obrázek: Dekorační LEDky, zleva Fat Shack Vintage zapnutá, Fat Shack Vintage vypnutá, Edison Light Globes, BigToy

LED svíčka

Úplnou specialitou je LEDka, která imituje svíčku, a to jak tvarem „plamene“, tak barvou světla. Nese označení VxRGB, Natural Vision, nebo True Candle, výrobce Verbatim [V]. Barevné podání je téměř dokonalé, spektrální charakteristika je v oblasti vlnových délek viditelného světla téměř totožná se skutečnou svíčkou. Existuje dokonce varianta imitující mihotání plamene. S jediným rozdílem – takováto „svíčka“ téměř nevydává teplo, její „plamen“ nemůže nic zapálit. Rovněž světelný tok je neporovnatelně vyšší než u jednotlivé svíčky.

Obrázek: Porovnání „plamene“ LED „svíčky“ se skutečnou svíčkou – obrázek [Verbatim]

Obrázek: Porovnání „plamene“ LED „svíčky“ se skutečnou svíčkou – spektrální charakteritika [Verbatim]

Obrázek: Porovnání „plamene“ LED „svíčky“ se skutečnou svíčkou, vlevo obrázek, vpravo spektrální charakteritika [Verbatim]

Další propastný rozdíl je v nákladech. Cena samotné LEDky je sice relativně vysoká, přesahuje 400 Kč, provozní náklady jsou však téměř zanedbatelné, pohybují se kolem jednoho haléře za hodinu svícení. Běžná čajová svíčka, jejíž cena se pohybuje kolem jedné koruny, vydrží svítit právě zhruba jednu hodinu. Nehledě na to, že vydá mnohem méně světla.

Světelná účinnost této speciální LEDky je poměrně nízká, pouhých 20 lm/W, ve srovnání se žárovkami s obdobnou teplotou chromatičnosti jde však stále o čtyř až sedminásobně vyšší hodnotu.

Je nutno rozlišovat mezi výše uvedenou speciální LEDkou a lacinými náhražkami svíček, jejichž barva světla se od skutečných svíček výrazně liší.