Ako fungujú LED pásy

LED pásy sú známe svojým plochým vzhľadom a dĺžkami presahujúcimi až 50m.

LED pásy majú veľa LED čipov rozmiestnených po celej ploche plošného spoju. Pri prechode elektrického prúdu cez LED čipy produkujú elektroluminiscenčným procesom energiu vo forme svetla. Oveľa viac vedy súvisí s vyžarovaním rôznych farieb svetla. Okrem toho nám sem vstupuje množstvo faktorov ako napríklad napätie, prúd, kvalita LED čipu, atď., ktoré ovplyvňujú konečný svetelný výkon.

Čo je to LED pás?

LED pás je typ svetla, ktorý má flexibilný plošný spoj osadený svetelnými LED diódami. Môžu mať trubicovú alebo pásovú konštrukciu, ktorú je možné namontovať v podstate kamkoľvek Vás napadne, ako napríklad na stenu, strop, do rohov, na fasádu, pod kuchynskú linku, za televízor a podobne. Ich najväčšou výhodou je, že sa dajú skracovať na požadované dĺžky podľa predom naznačených miest určených na strihanie. Okrem toho môžu mať aj pokročilé funkcie, ktoré chýbajú bežným svetlám či žiarovkám.

Komponenty LED pásu

1. LED čipy – sú svetlo vyžarujúce komponenty, rozmiestnené po celej ploche LED pásov. Tieto LED čipy vyžarujú svetlo akonáhle nimi prechádza elektrický prúd. Farba vyžarovaného svetla je závislá od typu LED čipu. Jednofarebné LED čipy obsahujú v jedom puzdre iba jeden farebný polovodičový prechod (diódu), farebné RGB LED čipy obsahujú v jednom puzdre až tri rôzne polovodičové prechody (diódy) a to červený (R), zelený (G) a modrý (B). Kvalita samotného LED pásu potom závisí od použitých LED čipov.
2. Flexibilná doska plošného spoju (DPS) – funguje ako telo celého LED pásu, cez ktorý preteká elektrický prúd ku jednotlivý komponentom umiestneným na tejto doske. Táto doska určuje tvar a šírku celého LED pásu.
3. Rezistory – sú integrované na povrchu DPS a slúžia na obmedzenie toku prúdu. Zabraňujú tak pretekaniu nadmerného prúdu do LED čipov, čo by mohlo spôsobiť poškodenie.
4. Miesto na strihanie a pripájanie – je medená oválna časť umiestnená na DPS, ktorá určuje miesto pre bezpečné strihanie a opätovné pripojovanie. LED pás môžete strihať iba na týchto miestach, inak by ste ho mohli poškodiť.
5. Obojstranná lepiaca páska – je umiestnená na zadnej časti LED pásu a slúži pre jednoduchú a rýchlu inštaláciu. Stačí odstrániť ochrannú fóliu z pásky a pritlačiť LED pás o povrch, na ktorý ho chcete prilepiť. Pre lepšiu priľnavosť sa odporúča dobre odmastiť a očistiť povrch pred samotným lepením.

Typy LED pásov a princípy ich fungovania

Na základe princípu fungovanie LED pasov ich môžeme rozdeliť do dvoch kategórií a to analógové a digitálne.

Analógové LED pásy

Analógové LED pásy sú štandardné alebo neadresovateľné LED pásy. Môžete ich kúpiť buď ako jednofarebné, dvojfarebné (CCT), v plnofarebnom spektre RGB, RGB + biela W, alebo ako RGB + CCT plné farebné spektrum  + meniteľná biela. Strihanie týchto LED pásov na požadovanú dĺžku je možné iba na miestach na to určených. Niektoré LED pásy môžete strihať už po 1cm ale zvyčajne to býva každých 5cm až každých 10cm. Dodávajú sa v 5m kotúčoch, na vyžiadanie je možné ich dodať v 10m kotúčoch. Tento typ LED pásu môže mať aj rôzne hustoty LED čipov od 30 ks/m až po 120 ks/m.

• Princíp fungovania – LED pásy sú rozdelené do segmentov, kde jeden segment je rozdelený bodmi na strihanie. Každý segment obsahuje 3 alebo 6 LED čipov. Každý LED čip je zapojený do série. Takéto zapojenie sčítava napätia LED čipov a poskytuje tak možnosť vyššieho napájacieho napätia pre samotný LED pás. Potom sa všetky segmenty spoja v paralelných sériách, čo umožňuje konštantnú distribúciu napätia. To je dôvod, prečo sa zvyšuje spotreba prúdu a nie napätia.

Sériové zapojenie segmentu:

Paralelné zapojenie viacerých segmentov:

• Ovládanie LED pásu – Analógové LED pásy používajú základnú jednokanálovú metódu ovládania, ktorá zahŕňa úpravu úrovní napätia a moduláciu šírky impulzu (PWM). Keď sa napätie zvyšuje, svetlo vyzerá jasnejšie a s jeho úbytkom sa žiara stlmuje. Na druhej strane PWM funguje tak, že náhle zapína a vypína LED diódy pri vopred stanovenej frekvencii. Vnímaný jas je určený vydelením pracovného cyklu (alebo doby, kedy LED diódy svietia) celým časom. Výsledkom je, že jasnejšie osvetlenie je produkované väčšími pracovnými cyklami, zatiaľ čo tlmenejšie osvetlenie je vytvárané nižšími pracovnými cyklami. Tieto LED pásy môžete ovládať pomocou stmievačov alebo riadiacimi jednotkami na to určenými.

• Ovládanie farieb LED pásika - Analógové LED pásy môžu byť jednofarebné alebo RGB. Jednofarebné LED pásy sa dodávajú v konkrétnej farbe ako - biela, teplá biela, červená, zelená atď. Tieto LED pásy používajú metódu PWM na ovládanie farby týchto pásov. Pre RGB LED pásy je farba svetla riadená zmiešaním rôznych farieb svetla. Napríklad, ak chcete vytvoriť žlté svetlo, zmieša zelené a červené svetlo, aby vytvorilo žlté.

Digitálne LED pásy

Digitálne LED pásy vedia poskytnúť individuálne riadenie jednotlivých segmentov alebo LED čipov, vďaka čomu dokážete vytvoriť dúhový, ale aj iný typ svetelného efektu. Takýto typ LED pásu obsahuje IC čip pre každý segment alebo každý LED čip osobitne a umožňuje tak individuálnu kontrolu každého z nich. Každý čip po pripojení ku riadiacej jednotke dostane svoju adresu a preto sa aj nazývajú adresovateľné alebo pixel LED pásy. Riadiaca jednotka potom posiela informáciu pre každý IC čip s informáciou akou farbou a akou intenzitou má rozsvietiť daný segment alebo LED čip. Vďaka tomu dokážete vytvárať rôzne magické svetelné efekty. Digitálne LED pásy sú rozdelené do dvoch hlavných kategórií podľa typu riadiaceho signálu:

• Digitálne LED pásy riadené signálom DMX512
• Digitálne LED pásy riadené signálom SPI

• Princíp fungovania - Každá LED alebo segment na digitálnom LED páse má svoj mikrokontrolér (čip), ktorý umožňuje nezávislé ovládanie každej LED. Tieto mikrokontroléry sú zapojené do série pozdĺž celého pásu a komunikujú pomocou digitálneho dátového protokolu SPI alebo DMX512. Centrálna riadiaca jednotka vysiela riadiace signály do LED pásu a dáva im tak pokyn na zmenu farby a jasu každej LED alebo segmentu. Keď riadiace signály postupujú po páse, každý mikrokontrolér načíta svoju časť údajov a spracuje pokyny. Mikrokontrolér potom upraví intenzitu červenej, zelenej a modrej zložky príslušnej LED alebo segmentu, čo vedie k požadovanej farbe a jasu. Tento proces sa opakuje pre každú LED či segment pozdĺž celého pásu. Umožňuje to tak vytvárať dynamické svetelné efekty, animácie a vzory, pretože každá LED či segment môže nezávisle zobrazovať rôzne farby a úrovne jasu.

• Riadenie LED pásu - Digitálne LED pásy využívajú individuálny spôsob ovládania. To znamená, že každý zo segmentov možno ovládať samostatne. Riadiaca jednotka, ako napríklad Arduino alebo Raspberry Pi, posiela príkazy každému LED segmentu alebo LED čipu. Po príkaze LED dióda zodpovedajúcim spôsobom zmení svoje farby. Preto poskytuje presnú a prispôsobenú kontrolu nad pásom, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie, ktoré vyžadujú dynamické osvetlenie.

Faktory ovplyvňujúce svetelný výkon LED pásov 

Svetelný výkon LED pásov býva ovplyvnený nasledujúcimi faktormi:

• Kvalita LED čipu a ovládača - môže výrazne ovplyvniť svetelný výkon LED pásov. Napríklad - ak LED BINNING (testovanie jednotlivých LED čipov a párovanie s LED čipmi, ktoré majú podobné vlastnosti ako sú výkon, jas, farba vyžarovaného svetla) nie je správne vykonaná, LED pásy nebudú schopné poskytnúť požadovaný jas a farbu vyžarovaného svetla alebo sa môžu vyskytnúť iné problémy. Okrem toho môžu chyby v riadiacej jednotke spôsobiť nadmerný tok prúdu, čo môže poškodiť LED pás.
• Výkon LED čipu - Príkon určuje maximálnu spotrebu LED čipu. Vyšší výkon znamená jasnejšie svetlo, čo znamená, že sa zvyšuje aj príkonom a tým sa zvyšuje aj produkcia tepla. To nakoniec vedie k prehrievaniu LED pásu, čo môže spôsobiť trvalé poškodenie.
• Prúd a napätie - LED pásy majú určité požiadavky na prúd a napätie pre optimálny výkon. Napríklad, ak pripojíte 24V na 12V LED pás, môže to poškodiť LED pás alebo spôsobiť jeho poruchu. Pás sa tým prehreje a môže viesť k vyhoreniu alebo trvalému poškodeniu. 
• Teplota - LED diódy sú citlivé na teplotu. Vyššie teploty ich môžu poškodzovať a preto je potrebné LED pásy umiestňovať na chladič, ktorý bude zabezpečovať ich ideálnu teplotu. Znižuje to pravdepodobnosť poškodenia LED pásu v dôsledku prehriatia. Ideálne na to sú LED profily, na ktoré stačí LED pás nalepiť.
• CRI - je skratka pre Color Rendering Index (Index podania farby). Určuje presnosť LED svetla na prirodzené osvetlenie. Stupňuje sa od 0 do 100. Vyšší stupeň znamená lepšiu presnosť farieb. Nízke hodnoty CRI ovplyvňujú svetelný výkon. Takže vždy udržujte CRI nad 80, najlepšie nad 90.

• Teplota farieb – sa vyjadruje v Kelvinoch (K) a ovplyvňuje vzhľad farby svetla. Vyššia teplota farby 6500K poskytuje vynikajúce osvetlenie a je vhodná pre osvetlenie pracovných priestorov, zatiaľ čo nižšia teplota 2700K poskytuje teplé osvetlenie, ktoré je vhodné pre odpočinkovú zónu. Takže pri nákupe LED pásov musíte zvážiť akú farebnú teplotu budete potrebovať. Laditeľné biele LED pásy (CCT) sú vynikajúcou voľbou, nakoľko si viete prispôsobiť teploty farby svetla podľa aktuálnych požiadaviek.
• Uhol vyžarovania – je vyjadrený v stupňoch (°) a určuje aké ostré bude vyžarované svetlo. Čím ostrejší (užší) uhol, tým je svetlo koncentrovanejšie a lepšie osvetlí danú časť priestoru. Čím je uhol väčší (širší), tým viacej sa vám bude svetlo rozptyľovať do priestoru.

Tipy na výber LED pásov

Požiadavky na LED pásy sa líšia pre rôzne aplikácie, priestory či typy použití. LED pásy sú v rôznych farbách, výkonoch či typoch riadenia. Nie všetky LED pásy sú však vhodné pre každý typ použitia.

• Pred zakúpením LED pásu pre váš projekt zvážte oblasť použitia a miesto inštalácie. Ak si chcete zaobstarať LED pás pre vonkajšie osvetlenie, zvoľte vyššie IP krytie. To ochráni váš LED pás pred nepriaznivými poveternostnými podmienkami, ako sú búrky, vietor, prach alebo dážď.
• Vždy skontrolujte menovité napätie LED pásu. Ak vaše vstupné napätie prekročí napätie LED pásu, poškodí ho to.
• Zvážte teplotu farby, aby ste vytvorili príjemnú atmosféru vášho osvetlenia. Pamätajte, že teplé osvetlenie (2700K) vytvára útulné prostredie, ktoré je vynikajúce pre osvetlenie spálne, obývačky alebo oddychovej miestnosti. Na druhej strane chladné osvetlenie (6500K) vytvára energickú atmosféru. Najlepšie funguje na osvetlenie pracovných stolov a miestností, kde sa pracuje.