Diody LED dużej mocy – podstawy technologii

Czym różnią się od diod sygnałowych?

Dioda LED dużej mocy potrafi oddać nawet kilkadziesiąt watów energii świetlnej, podczas gdy klasyczna dioda sygnałowa pracuje zwykle przy prądach rzędu miliamperów. Wysokoprądowe LED-y charakteryzują się dużą powierzchnią złącza, grubszymi ścieżkami wewnętrznymi i ceramicznym lub metalowym podłożem umożliwiającym skuteczne odprowadzanie ciepła. To połączenie daje imponujący strumień świetlny przy niewielkim rozmiarze źródła.

Rodzaje konstrukcji

• Jednozłączowe LED 1 W – 5 W: najpopularniejsze w domowych lampach i projektach DYI. Montowane w obudowach star lub na płytce aluminiowej.
• COB (Chip on Board): zgrupowane w chipy o mocy 10 – 100 W. Dają jednolite pole świecenia, świetnie sprawdzają się w naświetlaczach.
• Matryce wieloukładowe: segmenty 50 – 300 W z wbudowanym driverem stałoprądowym albo rezystorami. Stosowane w reflektorach ulicznych i oświetleniu studyjnym.

Parametry wyboru diody LED dużej mocy

Strumień, skuteczność i barwa

Przy zakupie LED-a warto zwrócić uwagę nie tylko na moc, lecz przede wszystkim na strumień świetlny wyrażony w lumenach. Wysoka skuteczność świetlna (lm/W) świadczy o dobrej jakości struktury i mniejszych stratach energii. Dostępne są wersje ciepłobiałe 2700 K, neutralne 4000 K oraz zimne 6500 K. Barwę należy dobrać do zastosowania: ciepła sprawdza się w oświetleniu dekoracyjnym, neutralna w warsztacie, a zimna w reflektorach zewnętrznych.

CRI – oddawanie barw

W projektach ekspozycyjnych czy fotograficznych priorytetem jest wysoki współczynnik CRI (powyżej 90). Zapewnia on naturalne odwzorowanie kolorów. Standardowe diody COB mają CRI ok. 80 – 85 i są w zupełności wystarczające do oświetlenia ogólnego.

Zasilanie i sterowanie

Dioda LED dużej mocy wymaga sterownika stałoprądowego. Nie wolno zasilać jej bezpośrednio z zasilacza stałonapięciowego, chyba że producent przewidział rezystory w strukturze (dotyczy to gotowych matryc „AC-LED”). Do zasilania projektów LED można wykorzystać moduły fabryczne lub listwy zintegrowane – przykładem są listwy LED Samsung, które łączą diody w sekcje o określonym prądzie pracy.

Odprowadzanie ciepła – najważniejszy aspekt eksploatacji

Radiator i pasta termiczna

Im większa moc diody, tym więcej ciepła trafia na podłoże. Do każdej diody powinna być dobrana płytka aluminiowa (MCPCB) oraz radiator o odpowiedniej powierzchni. Pastę termiczną nakłada się cienko, aby wypełnić szczeliny mikro-chropowatości. Nadmierna warstwa pasty izoluje, zamiast przewodzić.

Test temperatury podczas pracy

Po włączeniu lampy warto zmierzyć temperaturę obudowy diody termoparą. Dla większości układów bezpieczne maksimum to 85 °C na podłożu. Wyższa wartość drastycznie skraca żywotność fosforu i zmienia barwę światła.

Porównanie popularnych rozwiązań do projektów hobbystycznych

• LED 1 W – 3 W: łatwe w chłodzeniu, dobre do latarek i małych lamp biurkowych. Prosty driver step-down z układem CS z powodzeniem wystarczy.
• COB 10 W – 30 W: kompromis między jasnością a gabarytem radiatora. Sprawdzają się w naświetlaczach ogrodowych i lampach roboczych. Zwykle zasilane prądem 300 – 900 mA.
• Matryce 50 W +: ekstremalna jasność, ale wymagają masywnego chłodzenia aktywnego (radiator + wentylator). Stosowane w projektorach DIY i reflektorach scenicznych.

Optyka i akcesoria dodatkowe

Soczewki i odbłyśniki

Charakterystykę świecenia można zawęzić, stosując soczewki kolimatorowe lub odbłyśniki aluminiowe. Przy projektach TV i monitorów rolę optyki pełnią dyfuzory rozpraszające, które rozprowadzają światło LED równomiernie za matrycą.

Listwy gotowe a diody luzem

Jeśli projekt dotyczy naprawy lub modernizacji telewizora LED, wygodnym rozwiązaniem są dedykowane listwy LED do LG. Zamiast lutować pojedyncze diody, instalujemy kompletne moduły z fabrycznym radiatorem i fabryczną optyką, co skraca czas naprawy i minimalizuje ryzyko uszkodzenia matrycy.

Podsumowanie wyboru diody LED do projektu

Dobór odpowiedniej diody LED dużej mocy wymaga równowagi między wymaganą jasnością, dostępem do chłodzenia oraz kosztami. Dla lamp warsztatowych wystarczy pojedynczy LED 10 W na radiatorze o powierzchni 100 cm². Do reflektora scenicznego lepiej wybrać matrycę 100 W z aktywnym chłodzeniem. Pamiętaj też o barwie i CRI – w oświetleniu domowym lepiej sprawdza się ciepła barwa 3000 K, a w aplikacjach technicznych neutralna 4000 K. Dzięki odpowiedniej optyce i solidnemu radiatorowi dioda LED posłuży latami, zapewniając stabilny strumień i wysoką wydajność świetlną.