Küresel aydınlatma pazarı, ışık yayan diyot (LED) teknolojisinin kitlesel olarak artan benimsenmesiyle yönlendirilen radikal bir dönüşümden geçiyor. Bu katı hal aydınlatma (SSL) devrimi, pazarın temel ekonomisini ve endüstri dinamiklerini temelden değiştirdi. SSL teknolojisi yalnızca farklı üretkenlik biçimleri sağlamakla kalmadı, aynı zamanda geleneksel teknolojilerden LED aydınlatmaya geçiş, insanların aydınlatma hakkındaki düşüncelerini de derinden değiştiriyor. Konvansiyonel aydınlatma teknolojileri öncelikle görsel ihtiyaçlara yönelik olarak tasarlanmıştır. LED aydınlatma ile ışığın biyolojik etkilerinin insan sağlığı ve esenliği üzerindeki olumlu uyarımı giderek daha fazla dikkat çekiyor. LED teknolojisinin ortaya çıkışı, aydınlatma ile Nesnelerin İnterneti (IoT) arasındaki yakınsamanın da yolunu açtı ve bu da yepyeni bir olasılıklar dünyasının kapılarını açtı. İlk zamanlarda, LED aydınlatma konusunda büyük bir kafa karışıklığı vardı. Yüksek pazar büyümesi ve büyük tüketici ilgisi, teknolojiyi çevreleyen şüpheleri ortadan kaldırmak ve halkı teknolojinin avantajları ve dezavantajları hakkında bilgilendirmek için acil bir ihtiyaç yaratıyor.
LED'ler Nasıl Çalışır?
Bir LED, bir LED kalıbı (çip) ve mekanik destek, elektrik bağlantısı, termal iletim, optik düzenleme ve dalga boyu dönüşümü sağlayan diğer bileşenleri içeren bir yarı iletken pakettir. LED çipi temel olarak zıt katkılı bileşik yarı iletken katmanlardan oluşan bir pn bağlantı cihazıdır. Yaygın olarak kullanılan bileşik yarı iletken, dolaylı bir bant aralığına sahip yarı iletkenlerden daha yüksek ışınımsal rekombinasyon olasılığına izin veren bir doğrudan bant aralığına sahip olan galyum nitrürdür (GaN). pn bağlantısı ileri yönde bastırıldığında, n-tipi yarı iletken katmanın iletim bandından gelen elektronlar, sınır katmanı boyunca p-bağlantı noktasına hareket eder ve p-tipi yarı iletken katmanın valans bandındaki deliklerle yeniden birleşir. diyotun aktif bölgesi Elektron deliği rekombinasyonu, elektronların daha düşük bir enerji durumuna düşmesine ve fazla enerjiyi fotonlar (ışık paketleri) şeklinde salmasına neden olur. Bu etkiye elektrolüminesans denir. Foton, tüm dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyonu taşıyabilir. Diyottan yayılan ışığın tam dalga boyları, yarı iletkenin enerji bant aralığı tarafından belirlenir.
LED çipinde elektrolüminesans yoluyla üretilen ışık, birkaç on nanometrelik tipik bir bant genişliği ile dar bir dalga boyu dağılımına sahiptir. Dar bant emisyonları, ışığın kırmızı, mavi veya yeşil gibi tek bir renge sahip olmasına neden olur. Geniş spektrumlu bir beyaz ışık kaynağı sağlamak için LED çipinin spektral güç dağılımının (SPD) genişliği genişletilmelidir. LED çipinden gelen elektrolüminesans, kısmen veya tamamen fosforlardaki fotolüminesansa dönüştürülür. Çoğu beyaz LED, InGaN mavi çiplerinden kısa dalga boyu emisyonunu ve fosforlardan yeniden yayılan daha uzun dalga boyunu ışığı birleştirir. Fosfor tozu bir silikon, epoksi matrisi veya başka reçine matrisleri içinde dağıtılır. Fosfor içeren matris, LED çipinin üzerine kaplanmıştır. Beyaz ışık, bir ultraviyole (UV) veya mor LED çip kullanılarak kırmızı, yeşil ve mavi fosforların pompalanmasıyla da üretilebilir. Bu durumda elde edilen beyaz, üstün renksel geriverim sağlayabilir. Ancak bu yaklaşımın verimliliği düşüktür çünkü UV veya mor ışığın aşağı dönüşümünde yer alan büyük dalga boyu kaymasına yüksek bir Stokes enerji kaybı eşlik eder.
LED Aydınlatmanın Avantajları
Bir asırdan uzun bir süre önce akkor lambaların icadı, yapay aydınlatmada devrim yarattı. Şu anda, SSL'nin sağladığı dijital aydınlatma devrimine tanık oluyoruz. Yarı iletken tabanlı aydınlatma, yalnızca benzeri görülmemiş tasarım, performans ve ekonomik faydalar sağlamakla kalmaz, aynı zamanda daha önce pratik olmadığı düşünülen çok sayıda yeni uygulama ve değer önerisi sağlar. Bu avantajlardan elde edilen getiri, pazarda hala bazı tereddütlerin olduğu bir LED sistemi kurmanın nispeten yüksek ön maliyetinden çok daha ağır basacaktır.
1. Enerji verimliliği
LED aydınlatmaya geçişin ana gerekçelerinden biri enerji verimliliğidir. Geçtiğimiz on yılda, fosforla dönüştürülmüş beyaz LED paketlerinin ışık verimliliği 85 lm/W'tan 200 lm/W'ın üzerine çıktı; bu, standart bir çalışma akımında yüzde 60'ın üzerinde bir elektrikten optiğe güç dönüştürme verimliliğini (PCE) temsil ediyor 35 A/cm2 yoğunluk. InGaN mavi LED'lerin, fosforların (verimlilik ve dalga boyu insan gözünün yanıtıyla eşleşmesi) ve paketin (optik saçılma/soğurma) verimliliğindeki gelişmelere rağmen, ABD Enerji Bakanlığı (DOE), PC-LED için daha fazla boşluk kaldığını söylüyor. mavi pompalı LED'ler için yaklaşık 255 lm/W'lık etkinlik iyileştirmeleri ve ışık etkinlikleri pratik olarak mümkün olmalıdır. Yüksek ışık verimliliği, LED'lerin akkor (20 lm/W'a kadar), halojen (22 lm/W'a kadar), lineer flüoresan (65-104 lm/W), kompakt flüoresan gibi geleneksel ışık kaynaklarına göre şüphesiz çok büyük bir avantajıdır. (46-87 lm/W), indüksiyon floresanı (70-90 lm/W), cıva buharı (60-60 lm/W), yüksek basınçlı sodyum (70-140 lm/W) , kuvars metal halojenür (64-110 lm/W) ve seramik metal halid (80-120 lm/W).
2. Optik iletim verimliliği
Işık kaynağı etkinliğindeki önemli gelişmelerin ötesinde, LED aydınlatma ile yüksek armatür optik verimliliği elde etme yeteneği, genel tüketiciler tarafından daha az bilinir, ancak aydınlatma tasarımcıları tarafından oldukça arzu edilir. Işık kaynaklarının yaydığı ışığın hedefe etkili bir şekilde iletilmesi, endüstride önemli bir tasarım sorunu olmuştur. Geleneksel ampul şeklindeki lambalar her yöne ışık yayar. Bu, lamba tarafından üretilen ışık akısının büyük kısmının armatür içinde tutulmasına (örn. reflektörler, difüzörler tarafından) veya armatürden amaçlanan uygulama için yararlı olmayan veya sadece göze rahatsız edici bir yönde kaçmasına neden olur. Metal halojenür ve yüksek basınçlı sodyum gibi HID armatürler, lambanın ürettiği ışığı armatürden dışarı yönlendirmede genellikle yaklaşık yüzde 60 ila yüzde 85 oranında verimlidir. Floresan veya halojen ışık kaynakları kullanan gömme tavan ışıklarının ve troferlerin yüzde 40-50 oranında optik kayıp yaşaması alışılmadık bir durum değildir. LED aydınlatmanın yönlü doğası, ışığın etkili bir şekilde iletilmesine izin verir ve LED'lerin kompakt form faktörü, bileşik lensler kullanılarak ışık akısının verimli bir şekilde düzenlenmesine olanak tanır. İyi tasarlanmış LED aydınlatma sistemleri, yüzde 90'ın üzerinde bir optik verimlilik sağlayabilir.
3. Aydınlatma homojenliği
Düzgün aydınlatma, iç ortam ve dış alan/yol aydınlatma tasarımlarında en önemli önceliklerden biridir. Tekdüzelik, bir alandaki aydınlatma ilişkilerinin bir ölçüsüdür. İyi bir aydınlatma, bir görev yüzeyi veya alanı üzerinde lümen olaylarının düzgün dağılımını sağlamalıdır. Düzgün olmayan aydınlatmadan kaynaklanan aşırı parlaklık farklılıkları görsel yorgunluğa yol açabilir, görev performansını etkileyebilir ve hatta gözün farklı parlaklıktaki yüzeyler arasında uyum sağlaması gerektiğinden bir güvenlik endişesi oluşturabilir. Parlak bir şekilde aydınlatılmış bir alandan çok farklı bir parlaklık düzeyine geçişler, bir araç trafiğinin söz konusu olduğu dış mekan uygulamalarında büyük güvenlik etkileri olan, görme keskinliğinde geçişsel bir kayba neden olacaktır. Büyük kapalı tesislerde, homojen aydınlatma, yüksek görsel konfora katkıda bulunur, görev yerlerinin esnekliğine izin verir ve armatürlerin yerini değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu, özellikle hareketli armatürlerin önemli maliyet ve rahatsızlıklara neden olduğu yüksek tavanlı endüstriyel ve ticari tesislerde faydalı olabilir. HID lambaları kullanan armatürler, armatürden daha uzaktaki alanlara göre armatürün hemen altında çok daha yüksek bir aydınlatmaya sahiptir. Bu, zayıf bir homojenliğe neden olur (tipik maks/min oranı 6:1). Aydınlatma tasarımcıları, aydınlatma tekdüzeliğinin minimum tasarım gereksinimini karşılamasını sağlamak için armatür yoğunluğunu artırmak zorundadır. Bunun aksine, bir dizi küçük boyutlu LED'den oluşturulan büyük bir ışık yayan yüzey (LES), 3:1 maks/dak oranından daha düşük bir tekdüzelikle ışık dağılımı üretir; görev alanı üzerindeki kurulumların sayısı.
4. Yönlü aydınlatma
Yönlü emisyon modelleri ve yüksek akı yoğunlukları nedeniyle, LED'ler doğası gereği yönlü aydınlatmaya uygundur. Yönlü bir armatür, ışık kaynağı tarafından yayılan ışığı, armatürden hedef alana kesintisiz olarak hareket eden yönlendirilmiş bir ışına yoğunlaştırır. Dar odaklanmış ışık huzmeleri, kontrast kullanılarak bir önem hiyerarşisi oluşturmak, belirli özelliklerin arka plandan öne çıkmasını sağlamak ve bir nesneye ilgi ve duygusal çekicilik katmak için kullanılır. Spot ışıkları ve projektörler dahil olmak üzere yönlü aydınlatma armatürleri, belirginliği artırmak veya bir tasarım öğesini vurgulamak için vurgulu aydınlatma uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Yönlü aydınlatma, zorlu görsel görevlerin yerine getirilmesine yardımcı olmak veya uzun menzilli aydınlatma sağlamak için yoğun bir ışının gerekli olduğu uygulamalarda da kullanılır. Bu amaca hizmet eden ürünler arasında el fenerleri, projektörler, takip spotları, araç sürüş ışıkları, stadyum projektörleri vb. yer alır. Bir LED armatür, ister yüksek drama için çok iyi tanımlanmış "sert" bir ışın oluştursun, ister ışık çıkışında yeterince etkili olabilir. COB LED'leri veya yüksek güçlü LED'lerle uzak mesafelere uzun bir ışın atmak için.
5. Spektral mühendislik
LED teknolojisi, ışık kaynağının spektral güç dağıtımını (SPD) kontrol etmek için yeni bir yetenek sunar; bu, ışığın bileşiminin çeşitli uygulamalar için uyarlanabileceği anlamına gelir. Spektral kontrol edilebilirlik, aydınlatma ürünlerinden gelen spektrumun, belirli insan görsel, fizyolojik, psikolojik, bitki fotoreseptörleri ve hatta yarı iletken detektör (örn., HD kamera) yanıtları veya bu tür yanıtların bir kombinasyonu ile angaje olacak şekilde tasarlanmasına olanak tanır. Yüksek spektral verimlilik, istenen dalga boylarının maksimize edilmesi ve belirli bir uygulama için spektrumun zararlı veya gereksiz bölümlerinin çıkarılması veya azaltılması yoluyla elde edilebilir. Beyaz ışık uygulamalarında, LED'lerin SPD'si, öngörülen renk doğruluğu ve ilişkili renk sıcaklığı (CCT) için optimize edilebilir. Çok kanallı, çok emitörlü bir tasarımla, LED armatürün ürettiği renk aktif ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Tam bir ışık spektrumu üretebilen RGB, RGBA veya RGBW renk karıştırma sistemleri, tasarımcılar ve mimarlar için sonsuz estetik olanaklar yaratır. Dinamik beyaz sistemler, kısıldığında akkor lambaların renk özelliklerini taklit eden sıcak karartma sağlamak veya hem renk sıcaklığının hem de ışık yoğunluğunun bağımsız kontrolüne izin veren ayarlanabilir beyaz aydınlatma sağlamak için çoklu CCT LED'ler kullanır. Ayarlanabilir beyaz LED teknolojisine dayalı insan odaklı aydınlatma, en son aydınlatma teknolojisindeki gelişmelerin çoğunun arkasındaki ivmelerden biridir.
6. Açma/kapama anahtarı
LED'ler neredeyse anında (tek basamaklı ila onlarca nanosaniye) tam parlaklıkta yanar ve onlarca nanosaniyede bir kapanma süresine sahiptir. Buna karşılık, kompakt flüoresan lambaların ısınma süresi veya ampulün tam ışık çıkışına ulaşması için geçen süre 3 dakikaya kadar sürebilir. HID lambaları, kullanılabilir ışık sağlamadan önce birkaç dakikalık bir ısınma süresi gerektirir. Bir zamanlar endüstriyel tesislerde, stadyumlarda ve arenalarda yüksek tavan aydınlatması ve yüksek güçlü projektör aydınlatması için kullanılan temel teknoloji olan metal halojenür lambaların ilk çalıştırılmasından çok daha fazla endişe vericidir. Metal halide aydınlatmalı bir tesiste elektrik kesintisi, metal halide lambaların sıcak ateşleme işlemi 20 dakika kadar sürdüğü için güvenlik ve güvenliği tehlikeye atabilir. Anında başlatma ve sıcak yeniden ateşleme, birçok görevi etkili bir şekilde yerine getirmek için LED'leri benzersiz bir konuma getirir. LED'lerin kısa tepki süresinden yalnızca genel aydınlatma uygulamaları faydalanmakla kalmaz, aynı zamanda çok çeşitli özel uygulamalar da bu kapasiteden yararlanır. Örneğin LED ışıklar, hareket halindeki aracı yakalamak için aralıklı aydınlatma sağlamak üzere trafik kameralarıyla senkronize çalışabilir. LED'ler, akkor lambalardan 140 ila 200 milisaniye daha hızlı açılır. Tepki süresi avantajı, LED fren lambalarının arkadan çarpmaları önlemede akkor lambalardan daha etkili olduğunu gösteriyor. Anahtarlama işleminde LED'lerin bir başka avantajı da anahtarlama döngüsüdür. LED'lerin ömrü sık anahtarlamadan etkilenmez. Genel aydınlatma uygulamaları için tipik LED sürücüleri, 50,000 anahtarlama döngüsü için derecelendirilir ve yüksek performanslı LED sürücülerinin 100,000, 200,000 ve hatta 1 milyona dayanması alışılmadık bir durumdur anahtarlama döngüleri. LED ömrü, hızlı çevrimden (yüksek frekanslı anahtarlama) etkilenmez. Bu özellik, LED lambaları dinamik aydınlatmaya ve doluluk veya gün ışığı sensörleri gibi aydınlatma kontrolleriyle kullanım için çok uygun hale getirir. Öte yandan, sık açma/kapama, akkor, HID ve flüoresan lambaların ömrünü kısaltabilir. Bu ışık kaynakları genellikle, nominal ömürleri boyunca yalnızca birkaç bin anahtarlama döngüsüne sahiptir.
7. Karartma özelliği
Işık çıkışını çok dinamik bir şekilde üretebilme yeteneği, LED'leri kısma kontrolü için mükemmel bir şekilde ödünç verirken, flüoresan ve HID lambaları kısmaya iyi yanıt vermez. Floresan lambaları kısmak, gaz uyarma ve voltaj koşullarını korumak için pahalı, büyük ve karmaşık devrelerin kullanılmasını gerektirir. HID lambaların kısılması, daha kısa bir ömre ve erken lamba arızasına yol açacaktır. Metal halojenür ve yüksek basınçlı sodyum lambalar, nominal gücün yüzde 50 altına kısılamaz. Ayrıca karartma sinyallerine LED'lerden önemli ölçüde daha yavaş yanıt verirler. LED karartma, daha iyi analog karartma olarak bilinen sabit akım azaltma (CCR) yoluyla veya LED'e darbe genişlik modülasyonu (PWM), AKA dijital karartma uygulanarak yapılabilir. Analog karartma, LED'lere akan sürücü akımını kontrol eder. LED'ler çok düşük akımlarda (yüzde 10'un altında) iyi performans göstermese de bu, genel aydınlatma uygulamaları için en yaygın kullanılan karartma çözümüdür. PWM kısma, çıkışında yüzde 100'den yüzde 0'a kadar tam bir aralıkta ortalama bir değer oluşturmak için darbe genişlik modülasyonunun görev döngüsünü değiştirir. LED'lerin kısma kontrolü, aydınlatmayı insan gereksinimleriyle uyumlu hale getirmeye, enerji tasarrufunu en üst düzeye çıkarmaya, renk karışımını ve CCT ayarlamayı etkinleştirmeye ve LED ömrünü uzatmaya olanak tanır.
8. Kontrol edilebilirlik
LED'lerin dijital doğası, dinamik aydınlatmadan uyarlanabilir aydınlatmaya ve IoT'nin bundan sonra getireceği her şeye kadar çeşitli akıllı aydınlatma stratejilerini uygulamak için sensörlerin, işlemcilerin, denetleyicinin ve ağ arayüzlerinin aydınlatma sistemlerine sorunsuz entegrasyonunu kolaylaştırır. LED aydınlatmanın dinamik yönü, basit renk değişiminden yüzlerce veya binlerce ayrı ayrı kontrol edilebilen aydınlatma düğümünde karmaşık ışık gösterilerine ve LED matris sistemlerinde görüntülenmek üzere video içeriğinin karmaşık çevirisine kadar uzanır. SSL teknolojisi, aydınlatmanın çeşitli yönlerini kontrol etmek, otomatikleştirmek ve optimize etmek için gün ışığı toplama, doluluk algılama, zaman kontrolü, gömülü programlanabilirlik ve ağa bağlı cihazlardan yararlanabilen bağlantılı aydınlatma çözümlerinden oluşan geniş ekosistemin merkezinde yer alır. Aydınlatma kontrolünü IP tabanlı ağlara taşımak, akıllı, sensör yüklü aydınlatma sistemlerinin IoT ağlarındaki diğer cihazlarla birlikte çalışmasına olanak tanır. Bu, LED aydınlatma sistemlerinin değerini artıran çok çeşitli yeni hizmetler, faydalar, işlevler ve gelir akışları yaratma olasılıklarını açar. LED aydınlatma sistemlerinin kontrolü, 0-10V, DALI, DMX512 ve DMX-RDM gibi aydınlatma kontrol protokolleri ve BACnet, LON, KNX gibi bina otomasyon protokolleri dahil olmak üzere çeşitli kablolu ve kablosuz iletişim protokolleri kullanılarak uygulanabilir. ve EnOcean ve giderek daha popüler hale gelen ağ mimarisi (örn. ZigBee, Z-Wave, Bluetooth Mesh, Thread) üzerinde uygulanan protokoller.
9. Tasarım esnekliği
LED'lerin küçük boyutu, armatür tasarımcılarının ışık kaynaklarını birçok uygulamaya uygun şekil ve boyutlarda yapmalarına olanak tanır. Bu fiziksel özellik, tasarımcılara tasarım felsefelerini ifade etme veya marka kimlikleri oluşturma konusunda daha fazla özgürlük sağlar. Işık kaynaklarının doğrudan entegrasyonundan kaynaklanan esneklik, biçim ve işlev arasında mükemmel bir füzyon taşıyan aydınlatma ürünleri yaratma olanakları sunar. LED aydınlatma armatürleri, dekoratif bir odak noktasının gerekli olduğu uygulamalar için tasarım ve sanat arasındaki sınırları bulanıklaştıracak şekilde üretilebilir. Ayrıca, yüksek düzeyde mimari bütünleşmeyi destekleyecek ve herhangi bir tasarım kompozisyonunda harmanlanacak şekilde tasarlanabilirler. Katı hal aydınlatması, diğer sektörlerde de yeni tasarım trendlerini yönlendiriyor. Eşsiz tasarım olanakları, araç üreticilerinin arabalara çekici bir görünüm kazandıran ayırt edici farlar ve arka lambalar tasarlamasına olanak tanır.
10. Dayanıklılık
Bir LED, ışığı üretmek için filamentler veya gazlar kullanan eski akkor, halojen, flüoresan ve HID lambalarda olduğu gibi cam ampul veya tüp yerine yarı iletken bir bloktan ışık yayar. Katı hal aygıtları genellikle bir metal çekirdekli baskılı devre kartı (MCPCB) üzerine monte edilir ve bağlantı tipik olarak lehimlenmiş uçlarla sağlanır. Kırılgan cam, hareketli parça ve filaman kırılması olmayan LED aydınlatma sistemleri bu nedenle şoka, titreşime ve aşınmaya karşı son derece dayanıklıdır. LED aydınlatma sistemlerinin katı hal dayanıklılığı, çeşitli uygulamalarda belirgin değerlere sahiptir. Bir endüstriyel tesis içinde, ışıkların büyük makinelerden kaynaklanan aşırı titreşimden muzdarip olduğu yerler vardır. Karayolları ve tünellerin kenarlarına monte edilen armatürler, yüksek hızda geçen ağır taşıtların neden olduğu tekrarlanan titreşime dayanmalıdır. İnşaat, maden ve tarım araçları, makine ve teçhizat üzerine monte edilen çalışma lambalarının tipik çalışma gününü titreşim oluşturur. Fenerler ve kamp fenerleri gibi portatif armatürler genellikle düşme etkisine maruz kalır. Kırık lambaların binada bulunanlar için tehlike oluşturduğu birçok uygulama da vardır. Tüm bu zorluklar, katı hal aydınlatmasının tam olarak sunabileceği sağlam bir aydınlatma çözümü gerektirir.
11. Ürün ömrü
Uzun ömür, LED aydınlatmanın en önemli avantajlarından biri olarak öne çıkıyor, ancak yalnızca LED paketinin (ışık kaynağı) ömür metriğine dayanan uzun ömür iddiaları yanıltıcı olabilir. Bir LED paketinin, bir LED lambasının veya bir LED armatürün (aydınlatma armatürleri) kullanım ömrü, genellikle ışık akısı çıkışının başlangıç çıkışının yüzde 70'ine veya L70'e düştüğü nokta olarak belirtilir. Tipik olarak, LED'lerin (LED paketleri) 30,000 ve 100,000 saat (Ta=85 derece ) arasında L70 ömürleri vardır. Ancak, TM-21 yöntemini kullanarak LED paketlerinin L70 ömrünü tahmin etmek için kullanılan LM-80 ölçümleri, iyi kontrol edilen çalışma koşulları altında (örn. sıcaklık kontrollü bir ortamda) sürekli çalışan LED paketleri ile alınır. ve sabit bir DC sürücü akımı ile beslenir). Buna karşılık, gerçek dünya uygulamalarındaki LED sistemleri genellikle daha yüksek elektriksel aşırı gerilim, daha yüksek bağlantı sıcaklıkları ve daha sert çevre koşulları ile zorlanır. LED sistemleri, hızlandırılmış lümen bakımı veya tamamen erken arıza yaşayabilir. Genel olarak, LED lambaların (ampuller, tüpler) L70 ömürleri 10,{14}} ve 25,{16}} saat arasındadır, entegre LED armatürlerin (ör. yüksek tavan lambaları, sokak lambaları, tavan lambaları) 30,{14}} ile 25,{16}} saat arasındadır. 000 saat ve 60,{20}} saat. Akkor ampul (750-2,000 saat), halojen (3,000-4,000 saat), kompakt floresan (8,000-10) gibi geleneksel aydınlatma ürünleriyle karşılaştırıldığında ,000 saat) ve metal halide (7,500-25,000 saat), LED sistemleri, özellikle entegre aydınlatma armatürleri, önemli ölçüde daha uzun hizmet ömrü sağlar. LED ışıklar neredeyse hiç bakım gerektirmediğinden, uzun ömürleri boyunca LED ışıkların kullanımından elde edilen yüksek enerji tasarrufuyla birlikte azaltılmış bakım maliyetleri, yüksek yatırım getirisi (ROI) için bir temel sağlar.
12. Fotobiyolojik güvenlik
LED'ler fotobiyolojik olarak güvenli ışık kaynaklarıdır. Kızılötesi (IR) emisyon üretmezler ve ihmal edilebilir miktarda ultraviyole (UV) ışık yayarlar (5 uW/lm'den az). Akkor, flüoresan ve metal halojenür lambalar sırasıyla tüketilen gücün yüzde 73'ünü, yüzde 37'sini ve yüzde 17'sini kızılötesi enerjiye dönüştürür. Ayrıca elektromanyetik spektrumun UV bölgesinde akkor (70-80 uW/lm), kompakt flüoresan (30-100 uW/lm) ve metal halojenür (160-700 uW/lm) yayarlar. . Yeterince yüksek bir yoğunlukta, UV veya IR ışığı yayan ışık kaynakları, cilt ve gözler için fotobiyolojik tehlikeler oluşturabilir. UV radyasyonuna maruz kalmak katarakta (normalde şeffaf olan merceğin bulanıklaşması) veya fotokeratite (korneanın iltihaplanması) neden olabilir. Yüksek düzeyde IR radyasyonuna kısa süreli maruz kalma, gözün retinasında termal yaralanmaya neden olabilir. Yüksek dozda kızılötesi radyasyona uzun süre maruz kalmak, cam üfleyici kataraktına neden olabilir. Akkor aydınlatma sisteminin neden olduğu termal rahatsızlık, sağlık sektöründe uzun zamandır bir sıkıntı olmuştur, çünkü geleneksel cerrahi görev lambaları ve dişçilik ameliyat lambaları, yüksek renk doğruluğuna sahip ışık üretmek için akkor ışık kaynakları kullanır. Bu armatürlerin ürettiği yüksek yoğunluklu ışın, hastaları çok rahatsız edebilecek büyük miktarda termal enerji yayar.
Kaçınılmaz olarak, fotobiyolojik güvenlik tartışması genellikle, esas olarak 400 nm ve 500 nm arasındaki dalga boylarında radyasyona maruz kalmanın neden olduğu retinanın fotokimyasal hasarına atıfta bulunan mavi ışık tehlikesine odaklanır. Yaygın bir yanılgı, fosforla dönüştürülmüş beyaz LED'lerin çoğu mavi LED pompası kullandığından, LED'lerin mavi ışık tehlikesine neden olma olasılığının daha yüksek olabileceği yönündedir. DOE ve IES, mavi ışık tehlikesi açısından LED ürünlerinin aynı renk sıcaklığına sahip diğer ışık kaynaklarından farklı olmadığını açıkça ortaya koymuştur. Fosfor dönüşümlü LED'ler, sıkı değerlendirme kriterleri altında bile böyle bir risk oluşturmaz.
13. Radyasyon etkisi
LED'ler, elektromanyetik spektrumun yalnızca yaklaşık 400 nm ila 700 nm arasındaki görünür kısmı içinde ışıma enerjisi üretir. Bu spektral özellik, LED ışıklarına, görünür ışık spektrumunun dışında ışıma enerjisi üreten ışık kaynaklarına göre değerli bir uygulama avantajı sağlar. Geleneksel ışık kaynaklarından gelen UV ve IR radyasyonu yalnızca fotobiyolojik tehlikeler oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda malzeme bozulmasına da yol açar. UV spektral bandındaki radyasyonun foton enerjisi, doğrudan bağ kesme ve fotooksidasyon yolları üretecek kadar yüksek olduğundan, UV radyasyonu organik malzemelere aşırı derecede zarar verir. Bunun sonucunda kromoforun bozulması veya yok olması, malzemenin bozulmasına ve renk bozulmasına neden olabilir. Müze uygulamaları, sanat eserinde geri dönüşü olmayan hasarı en aza indirmek için 75 uW/lm'den fazla UV üreten tüm ışık kaynaklarının filtrelenmesini gerektirir. IR, UV radyasyonunun neden olduğu aynı türde fotokimyasal hasara neden olmaz, ancak yine de hasara katkıda bulunabilir. Bir nesnenin yüzey sıcaklığının arttırılması, hızlandırılmış kimyasal aktiviteye ve fiziksel değişikliklere neden olabilir. Yüksek yoğunluktaki IR radyasyonu, yüzey sertleşmesine, tablolarda renk bozulmasına ve çatlamaya, kozmetik ürünlerin bozulmasına, sebze ve meyvelerin kurumasına, çikolata ve şekerlemelerin erimesine vb. neden olabilir.
14. Yangın ve patlama güvenliği
Bir LED, yarı iletken bir paket içinde elektrolüminesans yoluyla elektrik gücünü elektromanyetik radyasyona dönüştürdüğünden, yangın ve maruz kalma tehlikeleri LED aydınlatma sistemlerinin bir özelliği değildir. Bu, tungsten filamanları ısıtarak veya gazlı bir ortamı uyararak ışık üreten eski teknolojilerin tersidir. Bir arıza veya yanlış çalıştırma, yangına veya patlamaya neden olabilir. Kuvars ark tüpü yüksek basınçta (520 ila 3.100 kPa) ve çok yüksek sıcaklıkta (900 ila 1.100 derece) çalıştığından, metal halide lambalar özellikle patlama riskine eğilimlidir. Lambanın kullanım ömrü sonu koşulları, balast arızaları veya uygun olmayan bir lamba-balast kombinasyonunun kullanılmasından kaynaklanan pasif olmayan ark tüpü arızaları, metal halojenür lambanın dış ampulünün kırılmasına neden olabilir. Sıcak kuvars parçaları yanıcı malzemeleri, yanıcı tozları veya patlayıcı gazları/buharları tutuşturabilir.
15. Görünür ışık iletişimi (VLC)
LED'ler, insan gözünün algılayabileceğinden daha hızlı bir frekansta açılıp kapatılabilir. Bu görünmez açma/kapama anahtarlama özelliği, aydınlatma ürünleri için yeni bir uygulamanın kapılarını aralıyor. LiFi (Light Fidelity) teknolojisi, kablosuz iletişim endüstrisinde büyük ilgi gördü. Verileri iletmek için LED'lerin "AÇIK" ve "KAPALI" dizilerinden yararlanır. Radyo dalgalarını (örn. Wi-Fi, IrDA ve Bluetooth) kullanan mevcut kablosuz iletişim teknolojileri ile karşılaştırıldığında, LiFi bin kat daha geniş bant genişliği ve önemli ölçüde daha yüksek iletim hızı vaat ediyor. LiFi, aydınlatmanın her yerde bulunması nedeniyle çekici bir IoT uygulaması olarak kabul edilir. Her LED ışığı, sürücüsü akış içeriğini dijital sinyallere dönüştürebildiği sürece, kablosuz veri iletişimi için bir optik erişim noktası olarak kullanılabilir.
16. DC aydınlatma
LED'ler düşük voltajlı, akımla çalışan cihazlardır. Bu yapı, LED aydınlatmanın düşük voltajlı doğru akım (DC) dağıtım şebekelerinden faydalanmasını sağlar. Bağımsız olarak veya standart bir elektrik şebekesi ile birlikte çalışabilen DC mikro şebeke sistemlerine artan bir ilgi var. Bu küçük ölçekli elektrik şebekeleri, yenilenebilir enerji jeneratörleri (güneş, rüzgar, yakıt hücresi, vb.) ile gelişmiş arayüzler sağlar. Yerel olarak mevcut DC gücü, önemli bir enerji kaybı içeren ve AC ile çalışan LED sistemlerinde yaygın bir arıza noktası olan ekipman seviyesinde AC-DC güç dönüştürme ihtiyacını ortadan kaldırır. Yüksek verimli LED aydınlatma, şarj edilebilir pillerin veya enerji depolama sistemlerinin özerkliğini artırır. IP tabanlı ağ iletişimi ivme kazandıkça, Ethernet üzerinden Güç (PoE), Ethernet verilerini ileten aynı kablo üzerinden düşük voltajlı DC güç sağlamak için düşük güçlü bir mikro şebeke seçeneği olarak ortaya çıktı. LED aydınlatma, bir PoE kurulumunun güçlü yönlerinden yararlanmak için net avantajlara sahiptir.
17. Soğuk sıcaklıkta çalışma
LED aydınlatma, soğuk hava ortamlarında mükemmeldir. Bir LED, yarı iletken diyot elektriksel olarak önyargılı olduğunda etkinleştirilen enjeksiyon elektrolüminesans yoluyla elektrik gücünü optik güce dönüştürür. Bu başlatma işlemi sıcaklığa bağlı değildir. Düşük ortam sıcaklığı, LED'lerden üretilen atık ısının dağılmasını kolaylaştırır ve böylece onları termal düşüşten (yüksek sıcaklıklarda optik güçte azalma) muaf tutar. Buna karşılık, soğuk sıcaklıkta çalışma, flüoresan lambalar için büyük bir zorluktur. Soğuk bir ortamda flüoresan lambayı çalıştırmak için elektrik arkını başlatmak için yüksek bir voltaj gerekir. Floresan lambalar ayrıca donma noktasının altındaki sıcaklıklarda nominal ışık çıkışının önemli bir miktarını kaybederken, LED ışıklar en iyi performanslarını soğuk ortamlarda, hatta -50 dereceye kadar düşürürler. Bu nedenle LED ışıklar, dondurucular, buzdolapları, soğuk hava depoları ve dış mekan uygulamalarında kullanım için idealdir.
18. Çevresel etki
LED ışıklar, geleneksel aydınlatma kaynaklarından önemli ölçüde daha az çevresel etki üretir. Düşük enerji tüketimi, düşük karbon emisyonları anlamına gelir. LED'ler cıva içermez ve bu nedenle kullanım ömürlerinin sonunda daha az çevresel sorun yaratır. Karşılaştırıldığında, cıva içeren flüoresan ve HID lambaların atılması katı atık imha protokollerinin kullanılmasını gerektirir.
LED Aydınlatmanın Dezavantajları ve Zorlukları
LED aydınlatmanın sunduğu zengin avantajlar karşısında heyecanlanmayın. Bu teknoloji, elektrikli aydınlatma tarihinde kesinlikle bir dönüm noktası başarısı olsa da, kendi sorunlarını da beraberinde getiriyor. Aydınlatma endüstrisi, daha önce hiç uğraşmak zorunda kalmadığı büyüklükte bir zorlukla karşı karşıya. Katı hal aydınlatması, tasarım ve mühendislik felsefesini değiştirdi. Aydınlatma sistemleri artık aptal aydınlatıcılar değil, güç elektroniğine dönüştü. Başka bir deyişle, aydınlatma sistemlerinin tasarımı eşi görülmemiş derecede karmaşıktır. LED'ler kendiliğinden ısınan, akıma duyarlı ve yoğun ışık veren yarı iletken ışık kaynaklarıdır. Bu, LED Aydınlatmanın en büyük endişesine yol açar - bir LED sisteminin performansı ve güvenilirliği büyük ölçüde çok boyutlu bir çalışmaya dayanır. LED paketi ölçümleri, bir LED aydınlatma sisteminin bütünsel tasarımının ve sistem mühendisliğinin yalnızca bir yönüdür. Termal yönetim, sürücü akımı regülasyonu ve optik kontrol dahil olmak üzere birbirine bağlı diğer birçok faktör devreye girer.
Koltuk uzmanları genellikle LED aydınlatma için uzun bir dezavantaj listesi derler. Hikayeyi sansasyonel hale getirmek için, LED aydınlatmanın mavi ışık tehlikelerine neden olabileceğinden bahsetmeyi asla unutmayacaklar. Beyaz ışık temel olarak farklı renk bantlarından gelen dalga boylarının bir karışımıdır. Işığın yayıldığı ışık kaynaklarından bağımsız olarak, aynı renk görünümüne sahip tüm beyazlar, görünür spektrum boyunca kabaca aynı mavi dalga boyuna sahiptir. Beyaz ışığın renkli görünümü, ilişkili bir renk sıcaklığına (CCT) sahip olarak karakterize edilebilir. Bir ışık kaynağının mavi içeriği genellikle CCT'sine karşılık gelir. SKK ne kadar yüksek olursa, mavi dalga boylarının oranı da o kadar yüksek olur. Aynı parlaklık ve aydınlatma koşulları altında, 3000 K LED ürünün mavi ışıması 3000 K akkor lamba kadar düşük ve 6000 K LED ürünün mavi ışıması 6000 K flüoresan lamba kadar yüksek. Diğer ışık kaynaklarında olduğu gibi, mavi ışık tehlikesi beyaz LED'ler için nadiren endişe kaynağıdır. Beyaz ışığın spektral bileşimini tasarlama yeteneği, LED teknolojisinin çok büyük bir avantajıdır. LED aydınlatma ile insan sağlığına ve refahına olumlu katkı sağlayan herhangi bir spektral ışık bileşimi üretilebilir. Aydınlatma endüstrisinin büyümesini yönlendiren önemli bir teknoloji trendi olan insan odaklı aydınlatma, sağlıklı bir beyaz ışık spektrumu için mavi radyasyon miktarını ayarlamak üzere LED sistemlerinin CCT ayarlama yeteneğini kullanır.
Aslında, LED aydınlatmanın yalnızca birkaç içsel dezavantajı vardır.
LED aydınlatmanın en bilinen zayıflığı, LED'lerin bir yan ürün olan ısı üretmesidir. LED'ler, kızılötesi enerji şeklinde ısı yaymak yerine, cihaz paketi içinde ısı ürettikleri için satış ısıtma cihazları olarak adlandırılır. Bir LED'e beslenen elektrik enerjisinin yaklaşık yarısı, fiziksel bir termal yoldan iletilmesi ve taşınması gereken ısıya dönüştürülür. Aygıt bağlantı sıcaklığının belirlenen bir sınırın altında tutulmaması, atomik kusur oluşumu ve diyotun aktif bölgesinde büyüme, kapsülleyicinin karbonlaşması ve sararması ve plastik ambalaj mahfazasının renginin solması gibi arıza mekanizmalarının kinetiğini hızlandırabilir. Maksimum anma bağlantı sıcaklığının ötesinde, bağlantı sıcaklığındaki her 10°C artış için bir LED'in hizmet ömrü yüzde 30 ila yüzde 50 oranında azalacaktır.
LED aydınlatmanın en bilinmeyen ve aynı zamanda en büyük zayıflığı, LED'lerin hassas güç elektroniği olmalarıdır. Yiyecekleri konusunda son derece seçicidirler - akım. LED'ler için ileri akıma karşı yüksek hassasiyetleri iki ucu keskin bir kılıçtır. Aydınlatma sistemlerine üstün kontrol edilebilirlik sağlar, ancak aynı zamanda tahrik akımı düzenlemesini son derece zorlu hale getirir. Sürücü akımındaki çok küçük bir değişiklik, ışık çıkışının dalgalanmasına neden olur. LED'ler DC ile çalışan cihazlardır, ancak genellikle bir AC güç kaynağı ile beslenmeleri gerekir. Doğrultmadan sonra değişen dalga biçiminin eksik bastırılması, sürücüden LED'lere giden akım çıkışında artık bir dalgalanmaya (artık periyodik değişim) neden olabilir. Bu dalgalanma, LED'lerin gelen hat voltajının iki katı frekansında, yani 100Hz veya 120Hz'de yanıp sönmesine neden olur. LED'lerin elektriksel ve termal bağımlılığı da yük düzenlemesine karmaşıklık katar. Bağlantı noktası sıcaklığı yükseldikçe ileri voltaj düşer, LED'e iletilen elektrik gücü de azalır. Öte yandan, tahrik akımı ne kadar yüksek olursa, yarı iletken kalıpta üretilen atık ısı da o kadar büyük olur. Bir LED'in derecelendirildiği değeri aşmak, termal kaçak nedeniyle LED'in erken arızalanmasına neden olabilir. Bununla birlikte, LED'lere en çok zarar veren tehdit elektriksel aşırı gerilimlerden (EOS) gelir. Sürücü akımı veya voltajı bileşen maksimum anma değerlerini aştığında bir EOS oluşur. Elektrostatik deşarj (ESD), ani akım veya diğer geçici güç dalgalanmaları gibi birçok olası aşırı elektrik gerilimi kaynağı vardır. Bu nedenle, LED'lerin çeşitli elektrik gerilimlerine karşı savunmasızlığı, sürücü akımının sıkı bir şekilde düzenlenmesini gerektirir.
Üçüncü bir dezavantaj, LED'lerin yüksek bir akı yoğunluğuna sahip olmasıdır. Yönlü ışığın konsantre ışık kaynakları potansiyel olarak parlama yaratabilir. Görüş alanındaki yüksek parlaklıklar görüşü engeller (engelleme parlaması) veya tahriş veya ağrı hissine (rahatsızlık parlaması) neden olur. Parlamayı azaltmak için ek optikler armatür tasarımına dahil edilebilir, ancak bunlar genellikle yüksek optik kayıpla sonuçlanır.
Son olarak, sistem tasarımının artan karmaşıklığı, eski aydınlatma ürünleriyle karşılaştırıldığında LED ürünlerinin daha yüksek bir ilk maliyetine yol açar. Bu, maliyet optimizasyonunu armatür tasarım sürecinin önemli bir parçası haline getirir. Maliyet baskısı, ürünlerin performansına ve güvenilirliğine ağır bastığında, bir dizi sorun ortaya çıkacaktır.
