یک ناظر تعمیر و نگهداری از طریق یک کارخانه فرآوری مواد غذایی که در آن 36 لامپ فلورسنت هر شش ماه یکبار تعویض می شود، قدم می زند. این برقکار توصیه می کند که به چراغ های LED سه گانه با درجه بندی 50000 ساعت تغییر دهید. ناظر می پرسد: منظور از روشنایی LED چیست و چرا ارزش تغییر سیستم روشنایی را دارد که سال ها کار کرده است؟
LED مخفف دیود ساطع نور است. این یک جزء نیمه هادی است که جریان الکتریکی را مستقیماً به نور مرئی تبدیل می کند. برخلاف لامپهای رشتهای که به یک رشته گرمشده یا لولههای فلورسنت که به تخلیه گاز و پوشش فسفر متکی هستند، وابسته هستند، یک LED نور را در سطح تراشه بدون دوره گرم کردن و با گرمای اتلاف بسیار کمتر تولید میکند. این تفاوت واحد تقریباً هر محاسبه هزینه در روشنایی تجاری و صنعتی را تغییر می دهد.
مخفف به دیود ساطع نور گسترش می یابد. دیود یک قطعه الکترونیکی با دو پایانه است که اجازه می دهد جریان در یک جهت جریان یابد. در یک LED، محل اتصال از مواد نیمه هادی به خصوص دوپ شده ساخته شده است. هنگامی که جریان رو به جلو از محل اتصال عبور می کند، الکترون ها با حفره های الکترونی دوباره ترکیب می شوند و انرژی را به صورت فوتون آزاد می کنند. طول موج آن فوتون ها رنگ نور را تعیین می کند.
این مکانیسم تولید اساساً با منابع نوری قدیمی متفاوت است:
از آنجایی که نور از یک اتصال حالت جامد به جای عنصر گرم یا تخلیه گاز می آید، فناوری LED را روشنایی حالت جامد نیز می نامند.
یک تراشه LED استاندارد نصب شده روی سطح که در وسایل تجاری استفاده می شود، استفاده کنید. تراشه مربع کوچکی از مواد نیمه هادی است که معمولاً مبتنی بر نیترید گالیوم است که روی یک بستر نصب شده است. هنگامی که راننده یک جریان مستقیم کنترل شده را تامین می کند، الکترون ها در سراسر اتصال p-n حرکت می کنند. هر بار که یک الکترون به یک سوراخ می افتد، اختلاف انرژی به صورت فوتون گسیل می شود. شکاف انرژی خاص ماده، رنگ آن فوتون را تعیین می کند.
LED های سفید معمولاً به یکی از دو روش تولید می شوند:
از آنجایی که رنگ نور سفید را می توان در سطح تراشه و فسفر تعریف کرد، وسایل LED را می توان با دمای رنگ های مرتبط و سطوح رندر رنگ تنظیم کرد. مشخصکنندهها کنترل بیشتری نسبت به هر فناوری نورپردازی قبلی ارائه شده دارند.
این سه منبع نور به روش هایی که بر صورت حساب های انرژی، برنامه های تعمیر و نگهداری، بار حرارتی و انتخاب وسایل تاثیر می گذارند، متفاوت هستند. جدول زیر مقادیر معمولی را برای خروجی نور معادل مقایسه می کند.
| پارامتر | رشته ای | فلورسنت | LED |
|---|---|---|---|
| کارایی سیستم | 10-17 lm/W | 50-70 lm/W | 120-200 lm/W |
| عمر سرویس معمولی | 1000 تا 2000 ساعت | 8000 تا 15000 ساعت | 30000-100000 ساعت |
| انتشار گرما | خیلی بالا | متوسط | کم |
| زمان گرم کردن | فوری | 1-3 دقیقه | فوری |
| تحمل سوئیچینگ | بیچاره | بیچاره | عالی |
| محتوای جیوه | هیچ کدام | بله | هیچ کدام |
| شکنندگی مکانیکی | بالا | بالا | کم |
یک چراغ LED کامل چیزی بیش از یک تراشه است که به یک محفظه متصل است. این شامل چندین زیر سیستم است که عملکرد، قابلیت اطمینان و عمر مفید را تعیین می کنند. خریدارانی که محصولات کارخانههای مختلف را با هم مقایسه میکنند، باید هر یک از این حوزهها را ارزیابی کنند نه اینکه صرفاً وات را مقایسه کنند.
تراشه های SMD یا COB نور را تولید می کنند. کیفیت تراشه، دقت بنینگ و مقاومت حرارتی مستقیماً بر شار نوری، ثبات رنگ و استهلاک طولانی مدت تأثیر می گذارد.
LED ها نیاز به جریان DC تنظیم شده دارند. یک درایور خوش ساخت، برق AC را تبدیل می کند، در برابر نوسانات محافظت می کند و جریان را ثابت نگه می دارد تا نور خروجی تغییر نکند یا سوسو نزند.
حتی LED های کارآمد نیز در محل اتصال گرما تولید می کنند. یک هیت سینک آلومینیومی با اندازه مناسب دمای محل اتصال را پایین نگه می دارد و خروجی و طول عمر لومن را حفظ می کند.
محفظه پایداری مکانیکی می دهد و رتبه IP را مشخص می کند. محفظه های واشر دار و مهر و موم شده برای محیط های مرطوب، گرد و غبار، یا با فشار بالا مورد نیاز است.
عدسی ها، بازتابنده ها و دیفیوزرها پرتو را شکل می دهند. زاویه پرتو 120 درجه در اتصالات خطی صنعتی رایج است زیرا مناطق وسیعی را از ارتفاع کم تا متوسط پوشش می دهد.
پایانه های سیم کشی، کانکتورها و گیره های نصب، تعیین می کنند که اتصالات با چه سرعتی نصب شود و بعداً چقدر آسان است که تعویض شود. بلوک های ترمینال بدون ابزار کار نصب را کاهش می دهند.
در خانواده محصولات مدولار، درایور و منبع نور را می توان به طور مستقل تعویض کرد. این طراحی هزینه تعمیر و نگهداری طولانی مدت را کاهش می دهد زیرا یک راننده ناموفق نیازی به دور انداختن کل تجهیزات ندارد.
درایور LED سری 25W-75W سری P2 LSM این منبع تغذیه LED ماژولار پس از بحث در مورد درایورهای قابل تعویض برجسته می شود و گزینه های 25 وات تا 75 وات را با جریان موج دار کم و تا 93 درصد راندمان برای نگهداری قابل اعتماد ارائه می دهد. مشاهده محصول → بازده نوری که بر حسب لومن بر وات بیان می شود، مستقیم ترین راه برای مقایسه منابع نور است. یک دستگاه LED درجه جایگزینی معمولی 120 تا 160 لیتر بر وات را ارائه می دهد، در حالی که فناوری های قدیمی بسیار کمتر از این محدوده هستند. نمودار زیر موقعیت نسبی هر فناوری را نشان می دهد.
در سطح سیستم، یک لامپ LED تقریباً 70 تا 80 درصد برق کمتری نسبت به یک تاسیسات رشته ای برای همان نور تحویل داده شده مصرف می کند. همانطور که در تفکیک ما توضیح داده شد طراحی چوب LED با راندمان بالا ، سیستم نوری و بازده درایور با هم تعیین می کنند که چه مقدار از توان ورودی به نور مفید تبدیل می شود. در طول یک دوره عملیاتی 50000 ساعته، صرفه جویی در هزینه برق به تنهایی اغلب چندین برابر قیمت اولیه خرید وسایل LED است.
فناوری LED در حال حاضر تقریباً هر دسته کاربردی را پوشش می دهد. برای ساختمانهای تجاری و صنعتی، خانوادههای ثابت مشخص شده اغلب عبارتند از:
انتخاب لامپ باید بر اساس ارتفاع نصب، شرایط محیطی، الزامات نوری و دسترسی به تعمیر و نگهداری باشد، نه تنها بر اساس شکل لامپ. به عنوان مثال، الف چراغ کامل LED طراحی شده به صورت یک سیستم معمولاً بهتر از یک لامپ مقاوم سازی که در یک محفظه قدیمی قرار می گیرد، عملکرد بهتری دارد، زیرا مسیر گرما و اپتیک با هم طراحی شده اند.
LG15D باریک LED Batten با زاویه 120 درجه این لامپ IP20 که در زمینه لامپ های کامل بهتر از مقاوم سازی ذکر شده است، پرتو 120 درجه، تا 150 لیتر بر وات و طول های متعدد از 0.6 متر تا 1.8 متر را برای استفاده انعطاف پذیر ارائه می دهد. مشاهده محصول → محیط های خشن جایی هستند که فناوری LED بزرگترین مزیت خود را نسبت به نورهای فلورسنت نشان می دهد. یک لوله فلورسنت در یک کارگاه گرد و غبار به تدریج خروجی خود را با نشستن غبار روی لوله و محفظه از دست می دهد. در یک منطقه شستشو، رطوبت می تواند وارد اتصالات شود و به استارت یا بالاست آسیب برساند. اتصالات LED طراحی شده برای این شرایط از محفظه های پلی کربنات یا آلومینیوم مهر و موم شده، دیفیوزرهای واشر دار و سخت افزار مقاوم در برابر خوردگی استفاده می کنند.
رتبه بندی IP روش استاندارد برای مقایسه سطوح حفاظتی است. IP65 در برابر نفوذ گرد و غبار و جت های آب کم فشار محافظت می کند که برای اکثر امکانات غذا و نوشیدنی مناسب است. IP66 محافظت در برابر جت های قوی تر را اضافه می کند که برای شستشوی منظم فشار بالا مناسب است. IP67 غوطه وری موقت را اضافه می کند که معمولاً در داخل خانه غیر ضروری است.
پارامتر مهم دیگر مقاومت در برابر ضربه است که به عنوان رتبه بندی IK بیان می شود. وسایل نصب شده در انبارهای حمل و نقل لیفتراک یا گودال های تعمیر و نگهداری خودرو باید دارای IK08 یا بالاتر باشند تا از برخورد تصادفی جان سالم به در ببرند.
LG06J آلیاژ آلومینیوم IP65 LED چراغ سه ضخیم با توجه به نکته ای در مورد مقاومت در برابر ضربه، این چراغ سه گانه IP65 دارای بدنه آلیاژ آلومینیوم، پرتو 120 درجه و منبع نور قابل تعویض برای نصب بادوام و با تعمیر و نگهداری آسان است. مشاهده محصول → فهرست کوتاه یک چراغ LED به چیزی بیش از بررسی وات نیاز دارد. عبارات زیر در هر دیتاشیت جدی ظاهر میشوند و درک آنها به خریداران کمک میکند تا پیشنهادات را به طور منصفانه مقایسه کنند.
| مدت | معنای عملی |
|---|---|
| شار نورانی | مجموع نور خروجی بر حسب لومن هنگام قضاوت در مورد روشنایی، لومن را به جای وات مقایسه کنید. |
| CCT | دمای رنگ همبسته در کلوین. 2700-3000 K گرم به نظر می رسد، 4000 K خنثی است، و 5000-6500 K به نظر خنک و شبیه نور روز است. |
| CRI | شاخص رندر رنگ از 0 تا 100. CRI 80 برای اکثر فضاهای داخلی استاندارد است. CRI 90 یا بالاتر برای کارهای بازرسی و خرده فروشی ترجیح داده می شود. |
| زاویه پرتو | عرض نور پخش شد. تیرهای باریک متناسب با ارتفاع نصب بالا. پرتوهای عریض برای روشنایی عمومی منطقه مناسب هستند. |
| رتبه بندی IP | محافظت از نفوذ در برابر گرد و غبار و آب. IP20 برای مکان های داخلی خشک است. IP65 و IP66 برای مکان های مرطوب و گرد و غبار هستند. |
| رتبه IK | حفاظت از ضربه. مقادیر بالاتر به این معنی است که محفظه در برابر ضربات مکانیکی قوی تر مقاومت می کند. |
| طول عمر L70 | چند ساعت تا زمانی که شار نوری به 70 درصد خروجی اولیه کاهش یابد. مقادیر معمولی از 30000 تا 100000 ساعت متغیر است. |
| نوع درایور | رابط کنترل، مانند غیر قابل تنظیم، triac، DALI، یا 0-10 V. قبل از سفارش، سازگاری با سیستم کنترل سایت را تأیید کنید. |
خریدارانی که وسایل ال ای دی را از تامین کنندگان مختلف ارزیابی می کنند باید مشابه را با مشابه مقایسه کنند. چک لیست زیر شایع ترین علل مشکلات تدارکاتی در پروژه های تجاری و صنعتی را پوشش می دهد.
LED ها به طور طبیعی با سیستم های کنترل الکترونیکی کار می کنند زیرا با ولتاژ پایین DC کار می کنند و فوراً به تغییرات جریان پاسخ می دهند. سنجش اشغال، برداشت نور روز و کاهش نور برنامهریزیشده را میتوان بدون مشکلات سازگاری که با برخی از دندههای فلورسنت مشاهده میشود، به تاسیسات LED اضافه کرد. در یک انبار معمولی، ترکیب لامپ های LED با قابلیت تشخیص حضور، مصرف انرژی روشنایی را 20 تا 40 درصد کاهش می دهد.
بسیاری از وسایل ال ای دی مدرن به جای لامپ های مستقل به صورت سیستمی طراحی می شوند. درایورهای مدولار، منابع نور قابل تعویض و گزینه های رابط برای سیستم های مدیریت ساختمان به طور فزاینده ای رایج هستند. خریدارانی که انتظار ارتقای کنترل در آینده را دارند باید بررسی کنند که آیا خانواده محصول انتخابی از آن مسیر بدون تعویض کامل تجهیزات پشتیبانی میکند یا خیر.
قیمت اولیه داستان کامل را بیان نمی کند. نصب 50 فیکسچر را در نظر بگیرید که 4000 ساعت در سال کار می کند. اگر وسایل LED در هر موقعیت 40 وات در مقایسه با سیستم فلورسنت قبلی صرفه جویی کنند، صرفه جویی در مصرف برق سالانه 8000 کیلووات ساعت است. با متوسط تعرفه برق تجاری 0.12 دلار به ازای هر کیلووات ساعت، یعنی حدود 960 دلار در سال، قبل از محاسبه نیروی کار صرفه جویی شده با عدم لامپ مجدد لوله های فلورسنت هر 12 تا 18 ماه.
جدول زیر مقایسه ساده ای را برای یک موقعیت ثابت در طول 10 سال کار نشان می دهد.
| جزء هزینه | فلورسنت fitting | اتصالات LED |
|---|---|---|
| هزینه خرید اولیه | 30 دلار آمریکا | 55 دلار آمریکا |
| تعویض لامپ | 4 بیش از 10 سال | 0 |
| برق ورودی سیستم | 58 وات | 35 وات |
| انرژی در سال | 232 کیلووات ساعت | 140 کیلووات ساعت |
| هزینه انرژی در سال | 27.84 دلار آمریکا | 16.80 دلار آمریکا |
| هزینه انرژی 10 ساله | 278.40 دلار آمریکا | 168.00 دلار آمریکا |
* یک اتصال LED با عمر نامی 50000 ساعت و جایگزینی کل لامپ در پایان عمر فرض می شود.
در طی 10 سال، موقعیت LED بیش از 110 دلار صرفه جویی در مصرف برق صرفه جویی می کند و چهار بازدید از کار تعویض لامپ را حذف می کند. این حاشیه باعث میشود که LED انتخاب منطقی باشد، حتی زمانی که تفاوت هزینه اول نسبتاً زیاد است.
لامپ های ال ای دی فاقد جیوه هستند که دفع را ساده می کند و بار انطباق را در مقایسه با لوله های فلورسنت کاهش می دهد. عمر طولانی تر آنها به این معنی است که محصولات جایگزین کمتری تولید و دور ریخته می شوند. در پایان عمر، محفظه آلومینیومی و محرک اکثر وسایل ال ای دی را می توان از طریق کانال های استاندارد زباله الکترونیکی جدا و بازیافت کرد.
از آنجایی که LED ها اشعه مادون قرمز و فرابنفش بسیار کمی ساطع می کنند، محو شدن منسوجات، بسته بندی ها و آثار هنری را در محیط های خرده فروشی و نمایش کاهش می دهند. خروجی حرارت کمتر همچنین بار سرمایشی را در ساختمانهای دارای تهویه مطبوع کاهش میدهد و به کل صرفهجویی در انرژی میافزاید.
طول عمر چاپ شده معمولاً به تعمیر و نگهداری لومن L70 یا L80 اشاره دارد، به این معنی که ساعت ها تا زمانی که دستگاه 70 یا 80 درصد از خروجی نور اولیه خود را ارائه دهد. زمان شکست نیست. پایین نگه داشتن دمای محل اتصال و انتخاب یک درایور با کیفیت، هر دو عمر مفید را افزایش می دهند.
فلیکر معمولاً به دلیل یک درایور با کیفیت پایین یا ناسازگاری بین درایور و دیمر ایجاد می شود. درایورهای خوب ریپل جریان خروجی را پایین نگه می دارند و با دیمرهای معمولی تست می شوند. خریداران باید قبل از خرید فهرست سازگاری کمرنگ یا مقدار درصد سوسو زدن را درخواست کنند.
لامپ های LED روشنایی عمومی برای برآوردن الزامات ایمنی فوتوبیولوژیکی استاندارد IEC 62471 طراحی شده اند و به عنوان معاف یا کم خطر طبقه بندی می شوند. قانون معقول مانند هر منبع نور روشن است: از خیره شدن مستقیم به پرتو یک لامپ با شدت بالا خودداری کنید.
بله. برخلاف لامپ های فلورسنت، که ممکن است چند دقیقه طول بکشد تا به خروجی کامل در اتاق های سرد برسند، LED ها بلافاصله با روشنایی کامل شروع می شوند. دمای پایین محیط در واقع به خنک ماندن تراشه ها کمک می کند، که باعث بهبود طول عمر می شود. محیطهای با دمای بالا سختتر هستند و نیاز به انتخاب دقیق هیت سینک دارند.
چراغ های سه گانه محافظت در برابر آب، گرد و غبار، و ضربه های مکانیکی، معمولا با درجه IP65 یا بالاتر و بدنه پلی کربنات یا آلومینیومی مقاوم می باشند. اتصالات چوبی استاندارد معمولاً IP20 یا IP40 هستند و بهترین استفاده را در مناطق خشک داخلی دارند. نصب یک اتصالات بدون آب بندی در یک مکان مرطوب خطر خرابی زودهنگام را دارد.