náhled|upright=1.4|230voltová LED žárovka s paticí E27 (10 W, 806 lm, 3000 K). náhled|230V LED žárovka s LED světelnými vlákny a paticí E27. Vlákna jsou viditelná jako osm žlutých svislých čárek. LED žárovka je světelný zdroj, který produkuje světlo pomocí světelných diod (LED). LED žárovky jsou výrazně energeticky účinnější než ekvivalentní žárovky a zářivky. Nejúčinnější komerčně dostupné LED žárovky mají účinnost přes 200 lumenů na watt (lm/W) a přeměňují více než polovinu příkonu na světlo. Komerční LED žárovky mají několikanásobně delší životnost než žárovky i zářivky.

LED žárovky vyžadují k provozu ze sítě elektrický obvod (polovodičový měnič napětí) a ztráty v tomto obvodu znamenají, že účinnost celé žárovky je nižší než účinnost použitých LED čipů. Obvod ovladače může vyžadovat zvláštní funkce, aby byl kompatibilní se stmívači určenými pro žárovky. Obecně platí, že průběh proudu obsahuje určité zkreslení v závislosti na technologii svítidel.

Předpokládá se, že trh s LED svítidly vzroste ze 1,9 bilionu Kč v roce 2024 na 2,8 bilionu Kč v roce 2029.

LED diody nabývají plného jasu okamžitě, bez prodlevy při zahřívání. Časté zapínání a vypínání nesnižuje očekávanou životnost jako u zářivkových svítidel. Světelný výkon se v průběhu životnosti LED postupně snižuje. Některé LED žárovky jsou zásuvnými náhradami za žárovky nebo zářivky. LED žárovky mohou používat více LED diod pro lepší rozptyl světla, odvod tepla a snížení celkových nákladů. Text na maloobchodním balení LED žárovek uvádí světelný výkon v lumenech, spotřebu elektřiny ve wattech, teplotu barev v kelvinech nebo popis barev, jako je „teplá bílá“, „studená bílá“ nebo „denní světlo“, rozsah provozních teplot; dále zda je žárovka kompatibilní se stmívačem, zda je vhodná do vlhkých/mokrých podmínek a někdy také ekvivalentní příkon žárovky se stejným výkonem v lumenech.

Název Termín „LED žárovka“ je někdy kritizován kvůli tomu, že LED žárovky v sobě nemají, na rozdíl od klasických žárovek, rozžhavené vlákno, od nějž je odvozen termín „žárovka“. LED žárovky se naopak vyznačují tím, že takřka žádné teplo nevydávají. Alternativní názvy, například lumidka, LED baňka nebo světelný zdroj LED se neprosadily vůbec, nebo jen okrajově.

Historie Technologická historie I když jasné červené (a infračervené) elektroluminiscenční diody (ledky) byly po roce 1980 komerčně dostupné, stále chyběly vysoce účinné ledky jiných barev. Zájem se soustřeďoval hlavně na kvalitní modrou ledku, která by v kombinaci s červenými a zelenými ledkami vedla ke konstrukci barevných plochých displejů. Modrou ledku v polovině devadesátých let vyvinul inženýr Shuji Nakamura z japonské firmy Nichia a v roce 2014 za to dostal Nobelovu cenu za fyziku. A tentýž Nakamura přišel i s konstrukcí LED žárovky s přibližně bílým spektrem, když zkombinoval modrou ledku s vhodným luminoforem. Žlutý luminofor (nejčastěji jde o yttrito-hlinitý granát dopovaný cerem, označuje se YAG:Ce) částečně pohlcuje světlo modré ledky, které pak vyzařuje na delších vlnových délkách. Výsledkem je vjem bílého světla, jakožto kombinace spektra ledky a luminoforu.

Zákaz klasické žárovky

Katalyzátorem tržní penetrace LED žárovek a jejich zmasovění na trhu se stal bezpochyby nařízení Evropské unie o ekodesignu, které postupně zakázalo prodej a výrobu žárovek (přesněji světelné zdroje s horší než definovanou energetickou třídou) ve schváleném časovém harmonogramu, začínajícím v září 2009. Tržně nejprodávanější žárovka, tedy „klasická žárovka“ tvaru A60 o příkonu 60 W (světelný tok cca 710 lm) byla zakázána, resp. byla zakázána její výroba od září 2011. V dané době neexistovala v kvalitativně prémiovém segmentu trhu dostatečná náhrada. Prodávané LED žárovky: nedosahovaly požadovaného sv. toku 806 lm (ekvivalent 60 W dle platným norem) byly rozměrnější (tedy se nevešly do řady běžných svítidel užívaných v domácnostech) měly úzké vyzařovací úhly (klasická žárovka svítila sféricky, ve vyzařovacím úhlu 330 °, první komerční náhrady dosahovaly vyzařovacích úhlů kolem 150 °) nedosahovaly penetrační ceny, např. první LED žárovku, která dosahovala světelným tokem ekvivalentem 60 W (806 lm) od výrobce Philips, bylo možné zakoupit za 1750 Kč (ačkoliv srovnání není plně kardinální, lze při přepočtu průměrných mezd říci, že je to více než kolik stála první žhavená vláknová žárovka v roce 1881).

Charakteristika Energetická efektivita LED žárovka vs. klasická žárovka Hlavní obvykle argumentovanou výhodou oproti žárovkám je znatelně nižší spotřeba elektrické energie. Vhodným měřítkem pro energetickou efektivnost je světelná účinnost (tedy jaký světelný tok vydává zdroj světla při příkonu 1 W). Například klasická 60 W žárovka má účinnost cca 12 lm/W; LED žárovka, která je alternativou této 60 W žárovky, vydává cca 100–130 lm/W (nesměrové mají o něco větší účinnost). Z tohoto titulu lze tedy tvrdit, že světelná účinnost klasické žárovky představuje asi 9–12 % účinnosti LED žárovky. Tento termín však nelze zaměňovat za úspornost pro konečného spotřebitele – do té je logicky třeba započítat i pořizovací cenu LED žárovky, její delší životnost (tedy připočítat fakt, že za jinak stejných okolností je nutné koupit větší množství klasických žárovek) a také zohlednit energetickou úsporu v absolutních číslech (tedy ve skutečně vynaložených penězích na silovou energii). LED žárovky nevyzařují téměř žádné teplo (povrchová teplota se pohybuje kolem 60 °C) a prakticky všechna energie jde do viditelného spektra světla. LED žárovky také znatelně méně přitahují hmyz.http://phys.org/news/2016-11-insects.html - New study shows LED lights attract fewer insects than other lights

Srovnatelnost světelných účinností Je třeba si uvědomit, že např. energetická efektivita a tím tedy i možná celková úspornost může být relativní např. při srovnání se zářivkovou trubicí třídy T5, která je sama o sobě velmi energeticky efektivním zdrojem. Tabulka níže uvádí hrubé srovnání efektivity (tedy světelné účinnosti) různých zdrojů světla: Zdroj světlaSvětelná účinnostKlasická žárovka12 lm/WHalogenová žárovka16 lm/WÚsporná žárovka(kompaktní zářivka)63 lm/WZářivka T8 (Ø26mm)89 lm/WZářivka T5HO (Ø16mm)96 lm/WZářivka T5HE (Ø16mm)114 lm/WVýbojka sodíková104 lm/WVýbojka halogenidová115 lm/WLED žárovka100–210 lm/W

Životnost Při určování životnosti LED žárovky je třeba vědět, k čemu je udávaná hodnota vztažena. Je velice obvyklé, že v tržním segmentu s výrobky nižší třídy (low-end) udávají dovozci životnost kolem 50 000 hod. Tato životnost je však v praxi čistě hypotetická, neboť se vztahuje k životnosti vlastního čipu (LED čip je v podstatě velmi tenký plátek křemíku, tudíž je velmi odolný), ne však k životnosti elektroniky, nebo ostatních součástí LED žárovky. Vzhledem ke složité průkaznosti a absenci příslušných právních nařízení je však takový stav v ČR prakticky nepostihnutelný a vlastně v pořádku.

V prémiovém tržním segmentu se ustanovilo, že LED žárovky pro domácí využití se vyrábí v životnosti 15 000 hod. Tato životnost je udávána dle normy zvané L70B50 (zjednodušeně to lze popsat tak, že se rozsvítí určitý počet LED žárovek jednoho modelu např. 100; životnost se stanoví momentem, kdy 50 % LED žárovek svítí alespoň na 70 % výkonu). Délka 15 000 hod. je stejná jako u tržně prodávaných úsporných žárovek (kompaktních zářivek). Pro profesionální segment se ustálila doba životnosti od 35 000 hod. do 50 000 hod. opět při využití normy L70B50.

Index podání barev a chromatičnost Klasická žárovka, stejně tak jako žárovka halogenová, dosahují 100 % indexu podání barev – tedy nezkreslují barvy. To je dáno tím, že vlnové délky, z nichž se skládá žárovkové světlo, jsou zastoupeny v přibližně stejných relacích jako u světla slunečního. Oproti tomu LED žárovka (resp. LED čip) září hlavně v neviditelné části spektra a světlo se musí poté převádět, tedy „namixovat“. Tímto převáděním lze namixovat jak barvu světla (tedy chromatičnost), tak i index podání barev. Změnu barevné teploty klasické žárovky neumožňují – jejich teplota je omezena pouze na 2700 K (laicky žluté světlo, teplé světlo, nebo těž prostě žárovkové světlo).

LED žárovky se vyrábí v drtivé většině v indexu podání barev 82 % (stejně jako většina zářivek). Méně to není možné, neboť to nedovolují současné normy. K roku 2019 existují LED žárovky s indexem větším než 95 % s cenou jen mírně vyšší než běžné LED žárovky.

Výrobní homogenita a kvalita zpracování LED žárovky jsou výrobně mnohem komplikovanější, než klasické vláknové žárovky. Světelný zdroj vhodný jako náhrada žárovky obsahuje mimo nosiče LED čipů (často deska plošného spoje DPS) také chladič (tlakový odlitek z hliníkové slitiny) a měnič střídavého proudu na stejnosměrný, tedy další elektronický obvod na DPS. To vše je zapouzdřeno do plastových krytů. Elektronické obvody mohou být zality pružnou zalévací hmotou pro utlumení hluku vydávaného vestavěnými indukčnostmi. Koncoví výrobci LED žárovek (jejichž obchodní značka je na výrobku uvedena) jsou vesměs montážní firmy, které LED čipy, odlitky chladičů, plastové výlisky a elektronické součástky pouze nakupují a následně celou LED žárovku montují. K montáži LED světelných zdrojů je nutné zcela jiné technologické vybavení i subdodávky než k výrobě klasické žárovky. Pro výrobu klasické žárovky je nutné vyrobit žhavicí vlákno, což je náročný metalurgický proces, ale samotné tvarování skla a vytvoření vakua v baňkách je dobře zvládnutý proces. Kvalita finální LED žárovky tedy na rozdíl od klasické žárovky závisí na mnoha faktorech – počet použitých materiálů a komponent je mnohonásobný oproti klasické žárovce, která byla výrobně velmi homogenní. U vláknových žárovek byly kvalitativní rozdíly mezi produkty prémiových obchodních značek a neznačkovými produkty v podstatě minimální. U LED žárovek jsou rozdíly vzhledem k popsanému zásadní. Nejzásadnějším výrobním rozdílem je kvalita samotného čipu (viz více kapitola Binning).

Ostatní Mezi další výhody LED žárovky patří také to, že začnou svítit okamžitě plnou intenzitou, nevadí jim časté zapínaní a vypínání, nebo nižší teploty (obvyklý rozsah provozních teplot je -35 °C až +45 °C). Samozřejmě i toto má své meze. Jednak je potřeba rozlišit, co vadí samotnému čipu LED a co LED žárovce (která kromě LED obsahuje i měnič napětí). Pro samotnou LED nepředstavuje časté spínání problém a nemá žádný vliv na její životnost. Pouze s malým dodatkem, že při zapínání a vypínání dochází k tepelným cyklům a vlivem tepelné roztažnosti se v závislosti na provedení nějaký vliv projeví. Elektronika měniče napětí bývá na časté zapínání citlivější, pokud výrobce dané LED žárovky nepoužije nějakou pokročilejší topologii tohoto měniče.

Použití náhled|upright=2.0|Výběr spotřebních LED žárovek dostupných v roce 2012 jako zásuvné náhrady žárovek ve šroubových paticích. náhled|Starší tvar LED žárovky s SMD čipy, tzv. kukuřice LED žárovky pro domácnosti se vyrábějí se standardními přípojkami a tvary, jako je edisonova patice, tvar MR16 s dvoukolíkovou paticí nebo GU5,3 (dvoukolíková patice) nebo GU10 (bajonetová patice), a jsou kompatibilní s napětím dodávaným do patic. LED žárovky a obecně LED světelné zdroje pokrývají takřka všechny tvary světelných zdrojů – tedy nejen samotných žárovek ale i trubic, halogenových žárovek a dokonce i kompaktních zářivek. Obsahují řídicí obvody pro usměrnění střídavého proudu a převod napětí na vhodnou hodnotu, obvykle spínaný zdroj.

Obvyklé obchodní portfolio pro domácí užití (resp. pro klasický spotřební trh) čítá tyto tvary:

Všesměrové zdroje Tvar A (tzv. klasická žárovka) Tvar B (tzv. svíčková žárovka) Tvar P (tzv. kapková žárovka, občas též mignon, či miňonka podle někdejšího obchodního názvu Tesly Holešovice) Kapsle (původně halogenové zdroje)

Směrové zdroje Reflektorové žárovky R50 R63 R80 Halogenové reflektory PAR16 MR16

LED světelná vlákna