LED lamba - LED lamp

LED ampul
Led-lampa.jpg
E27 tabanlı 230 voltluk bir LED ampul (10 watt , 806 lümen , 3000 Kelvin )
Tip LED , Ampul
Bir 230 voltluk filaman ampul LED bir ile E27 baz. Filamentler sekiz sarı dikey çizgi olarak görülebilir.
2010'da piyasada bulunan çeşitli LED lambalar: projektör armatürleri (sol), okuma lambası (orta), ev tipi lambalar (orta sağ ve alt) ve düşük güçlü vurgu ışığı (sağ) uygulamaları
Endüstriyel bir aydınlatma armatüründen 80W Chips on board (COB) LED modülü, ısı emiciye termal olarak bağlanır

Bir LED lamba veya LED ampul , ışık yayan diyotlar (LED'ler) kullanarak ışık üreten bir elektrik ışığıdır . LED lambalar, eşdeğer akkor lambalardan önemli ölçüde daha verimlidir ve çoğu floresan lambadan önemli ölçüde daha verimli olabilir. Piyasada bulunan en verimli LED lambaların, watt başına 200 lümen (Lm/W) verimliliği vardır. Ticari LED lambaların ömrü akkor lambalardan kat kat daha uzundur.

LED lambaların , ana güç hatlarından çalışması için elektronik bir LED sürücü devresi gerekir ve bu devreden kaynaklanan kayıplar, lambanın veriminin, kullandığı LED çiplerinin verimliliğinden daha düşük olduğu anlamına gelir. Sürücü devresi, akkor lambalarda kullanılması amaçlanan lamba dimmerleriyle uyumlu olması için özel özellikler gerektirebilir. Genel olarak mevcut dalga biçimi, armatürlerin teknolojisine bağlı olarak bir miktar bozulma içerir.

LED lamba pazarının 2020'de 75,8 milyar dolardan büyüyeceği ve 2026'da 160 milyar dolara çıkacağı tahmin ediliyor.

LED'ler, ısınma gecikmesi olmadan hemen tam parlaklığa gelir. Sık açma ve kapama, floresan aydınlatmada olduğu gibi kullanım ömrünü azaltmaz. Işık çıkışı, LED'in ömrü boyunca kademeli olarak azalır (bkz. Verimlilik düşüşü bölümü).

Bazı LED lambalar, akkor veya flüoresan lambaların yedek parçalarıdır. LED lambalar, geliştirilmiş ışık dağılımı, ısı dağılımı ve toplam maliyet için birden fazla LED paketi kullanabilir. Perakende LED lamba ambalaj üzerinde metin ışık çıkışını gösterebilir lümen , güç tüketimini watt olarak, renk sıcaklığını içinde Kelvin veya renk tanımını böyle, çalışma sıcaklığı aralığı "gün ışığı" "beyaz soğutmak" veya "beyaz sıcak" olarak ve bazen lümen cinsinden aynı çıkışı sağlayan bir akkor lambanın eşdeğer gücü.

Tarih

Gösterimi Haitz yasası , dikey eksende logaritmik ölçek, zamanla LED başına ışık çıkışı iyileşme gösteren

LED lambaların piyasaya sürülmesinden önce, genel (beyaz) aydınlatmanın büyük kısmı için üç tip lamba kullanıldı:

  • Elektrik akımıyla ısıtılan parlayan bir filamanla ışık üreten akkor lambalar . Bunlar çok verimsizdir, 10-17 lümen/W ışık etkinliğine sahiptir ve ayrıca 1000 saatlik kısa bir ömre sahiptir. Genel aydınlatma uygulamalarından aşamalı olarak kaldırılıyorlar. Akkor lambalar , güneş ışığına benzer sürekli bir siyah gövde ışık spektrumu üretir ve bu nedenle yüksek Renk oluşturma indeksi (CRI) üretir .
  • Floresan lambalar , cıva buharından oluşan düşük basınçlı bir tüpte iki elektrot arasında ışıma deşarjı ile ultraviyole ışık üreten , tüpün iç kısmındaki bir floresan kaplama ile görünür ışığa dönüştürülür . Bunlar akkor lambalardan daha verimlidir, yaklaşık 60 lümen/W ışık etkinliğine sahiptir ve 6.000–15.000 saat daha uzun ömürlüdür ve konut ve ofis aydınlatması için yaygın olarak kullanılır. Ancak cıva içeriği onları çevre için bir tehlike haline getirir ve tehlikeli atık olarak atılmaları gerekir .
  • Argon, cıva ve diğer metaller ve iyot veya brom atmosferinde iki elektrot arasında bir ark ile ışık üreten metal halojenür lambalar . Bunlar, 75-100 lümen/W ışık etkinliğine sahip olan ve 6.000-15.000 saatlik nispeten uzun bir ampul ömrüne sahip olan, LED'lerden önceki en verimli beyaz elektrik lambalarıydı, ancak açılmadan önce 5-7 dakikalık bir ısınma süresi gerektirdikleri için, konut aydınlatması için değil, ticari ve endüstriyel geniş alan aydınlatması ve dış mekan güvenlik ışıkları ve sokak lambaları için kullanılır. Floresanlar gibi onlar da tehlikeli cıva içerirler.

Elektrik enerjisi dönüştürücüleri olarak kabul edilen tüm bu mevcut lambalar verimsizdir ve girdi enerjilerinin çoğunu görünür ışıktan ziyade atık ısı olarak yayar. 1997'de küresel elektrikli aydınlatma, 2016 terawatthours enerji tüketti. Aydınlatma, sanayileşmiş ülkeler tarafından üretilen elektrik enerjisinin kabaca %12'sini tüketir. Enerji kaynaklarının giderek kıtlığı ve enerji üretiminin çevresel maliyetleri, özellikle elektrik enerjisi üretimi için en büyük enerji kaynağı olan fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan karbondioksite bağlı küresel ısınmanın keşfedilmesi, elektrik enerjisi üretimi için artan bir teşvik yarattı. daha enerji verimli elektrik lambaları geliştirin.

İlk düşük güçlü LED'ler 1960'ların başında geliştirildi ve yalnızca spektrumun düşük, kırmızı frekanslarında ışık üretti. 1968 yılında ilk ticari LED lambaları tanıtıldı: Hewlett-Packard 'ın LED ekran Howard C. Borden'ın ve Gerald P. Pighini ve altında geliştirilen, Monsanto Şirketi ler LED gösterge lambasına'. Bununla birlikte, erken dönem LED lambaları verimsizdi ve yalnızca koyu kırmızı renkleri gösterebiliyordu, bu da onları genel aydınlatma için uygunsuz hale getiriyor ve kullanımlarını sayısal ekranlar ve gösterge ışıklarıyla sınırlandırıyordu.

İlk yüksek parlaklık mavi LED ile gösterilmiştir Shuji Nakamura ait Nichia Corporation'ın kısmen yayılan dönüştürmek 1994 için bir fosfor kaplama istihdam ilk 'beyaz LED', gelişmesine yol açmıştır mavi LED'ler ve yüksek verimli LED varlığı içinde mavi ışıktan kırmızı ve yeşil frekanslara, beyaz görünen bir ışık oluşturur. Isamu Akasaki , Hiroshi Amano ve Nakamura daha sonra mavi LED'in icadı için 2014 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü .

Çin, 1995 yılında LED araştırma ve geliştirmesini daha da artırdı ve 1998'de ilk LED Noel ağacını sergiledi. Yeni LED teknolojisi uygulaması daha sonra 21. yüzyılın başında ABD (Cree) ve Japonya (Nichia, Panasonic ve Toshiba) tarafından yaygınlaştı ve daha sonra Kore ve Çin tarafından 2004'ten başlayarak (Samsung, Kingsun, Solstice, Hoyol ve diğerleri.)

ABD'de, 2007 tarihli Enerji Bağımsızlığı ve Güvenliği Yasası (EISA), Enerji Bakanlığı'na (DOE) "L Ödülü" olarak bilinen Bright Tomorrow Lighting Prize yarışmasını kurma yetkisi verdi. 60 W akkor lambalar ve PAR 38 halojen lambalar için yedekler geliştirmek için endüstri . EISA mevzuatı, iki yarışma kategorisinin her biri için temel gereksinimleri ve ödül miktarlarını belirledi ve 20 milyon dolara kadar nakit ödül verilmesine izin verdi. Yarışma, kazananların federal satın alma anlaşmaları, kamu hizmetleri programları ve diğer teşvikleri alma olasılığını da içeriyordu. Mayıs 2008'de yarışmanın ayrıntılarını ve her kategori için teknik gereksinimleri açıkladılar. Rekabet gereksinimlerini karşılayan aydınlatma ürünleri, günümüzde kullanılan çoğu akkor lambaların kullandığı enerjinin yalnızca %17'sini kullanabilir. Aynı yıl DOE, katı hal aydınlatma ürünleri için Energy Star programını da başlattı. EISA mevzuatı ayrıca yeni bir "21st Century Lamp" geliştirmek için ek bir L Ödül programına izin verdi.

Philips Aydınlatma 2008 yılında kompakt floresan araştırmalarını durdurdu ve araştırma ve geliştirme bütçesinin büyük kısmını katı hal aydınlatmasına ayırmaya başladı. 24 Eylül 2009'da, Philips Lighting North America , daha önceki "AmbientLED" tüketici ürününe dayanan bir tasarımla standart 60 W A-19 " Edison vidalı armatür" ampulün yerini alan kategorideki lambaları sunan ilk kişi oldu . 3 Ağustos 2011'de DOE, 18 aylık kapsamlı testlerden sonra 60 W değiştirme kategorisinde bir Philips LED lambaya ödül verdi.

Erken LED lambaların renkliliği , değiştirdikleri akkor lambalardan çok farklıydı . ANSI C78.377-2008, çeşitli ilişkili renk sıcaklıklarına sahip soğuk ve sıcak beyaz LED'ler kullanan katı hal aydınlatma ürünleri için önerilen renk aralıklarını belirten bir standart geliştirildi. Haziran 2008'de NIST , Amerika Birleşik Devletleri'nde katı hal aydınlatması için ilk iki standardı duyurdu. Bu standartlar, LED ışık kaynakları için performans özelliklerini detaylandırır ve katı hal aydınlatma ürünleri için test yöntemlerini belirler.

Ayrıca 2008'de Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da Energy Star programı, başlangıç ​​süresi, yaşam beklentisi, renk ve performans tutarlılığı için bir dizi standardı karşılayan lambaları etiketlemeye başladı. Programın amacı, piyasada bulunan ürünlerin etiketlenmesi ve kullanılabilirliği için şeffaflık ve standartlar sağlayarak, değişen ürün kalitesi nedeniyle tüketici endişelerini azaltmaktır. Energy Star Sertifikalı Ampuller , Energy Star nitelikli lambaları bulmak ve karşılaştırmak için bir kaynaktır. Enerji tasarrufu ve performans yönergelerini karşılayan aydınlatma ürünlerini belirlemek için Birleşik Krallık'ta ( Enerji Tasarrufu Vakfı tarafından yürütülen ) benzer bir program başlatıldı. Ushio, 2008'de ilk LED filamanlı lambayı piyasaya sürdü.Philips ilk LED lambasını 2009'da piyasaya sürdü, ardından 2010'da dünyanın ilk 60w eşdeğeri LED lambasını ve 2011'de 75 watt'a eşdeğer bir versiyonu piyasaya sürdü.

Kuzey Amerika Aydınlatıcı Mühendislik Topluluğu (IESNA) 2008 yılında , katı hal aydınlatma ürünlerinin ışık çıktıları (lümen), etkinlik (watt başına lümen) ve kromatiklik açısından test edilmesine yönelik yöntemleri açıklayan bir belgesel standardı LM-79 yayınladı .

2016 itibariyle, Doğal Kaynaklar Savunma Konseyi'nden Noah Horowitz'in görüşüne göre, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı tarafından önerilen yeni standartlar , gelecekte kullanılacak ampullerin çoğunun LED olacağı anlamına gelebilir.

2019'a kadar Amerika Birleşik Devletleri'ndeki elektrik kullanımı, kısmen ABD'li elektrik tüketicilerinin enerji verimliliği ve yüksek performansı nedeniyle akkor ampulleri LED'lerle değiştirmesi nedeniyle en az beş yıl boyunca azalmıştı.

Erken evlat edinme örnekleri

Viborg, Danimarka'da Noel aydınlatması olarak LED'ler

2008 yılında Oconomowoc , Wisconsin , ABD'deki Sentry Equipment Corporation , yeni fabrikanın içini ve dışını neredeyse yalnızca LED'lerle aydınlatmayı başardı. Başlangıç ​​maliyeti, akkor ve flüoresan lambaların geleneksel karışımının üç katıydı, ancak elektrik tasarrufu sayesinde ekstra maliyet iki yıl içinde geri alındı ​​ve lambaların 20 yıl boyunca değiştirilmesi gerekmemelidir. 2009'da Hintli bilişim şirketi iGate'in Chennai'deki Manapakkam ofisi , LED'lerle 57.000 fit kare (5.300 m 2 ) ofis alanını aydınlatmak için 3.700.000 ( 80.000 ABD Doları ) harcadı . Firma, yeni aydınlatmanın kendisini 5 yıl içinde amorti etmesini bekliyordu.

2009 yılında önünde duran son derece büyük Noel ağacı Turku Katedrali de Finlandiya'da her 2 watt kullanarak, 710 LED lambaları ile asıldı. Bu LED lambaların yılda sadece 48 gün yanmasına rağmen kendini üç buçuk yılda amorti ettiği hesaplanmıştır.

2009'da Portekiz'in Aveiro kentinde yeni bir otoyol (A29) açıldı ; Avrupa'nın ilk kamu LED tabanlı aydınlatma otoyolunu içeriyordu.

2010 yılına kadar ticari ve kamusal kullanımlar için toplu LED aydınlatma kurulumları yaygınlaşıyordu. LED lambalar, dış mekan aydınlatması ve LED sokak lambaları için bir dizi gösteri projesinde kullanıldı . Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı yakında takip Şehirin dış aydınlatma ve birçok ek sokak lambasının ve belediye dış aydınlatma projeleri için birçok pilot projelerin sonuçlarına çeşitli raporlar hazır.

Teknolojiye genel bakış

LED lambalar genellikle, akkor veya kompakt flüoresan lambaların yerini alan, çoğunlukla 5 ila 200 watt değerindeki akkor lambaların yerini alan yüzeye monte LED modülleri dizileriyle yapılır .

Diğer ışık kaynaklarından önemli bir fark, ışığın daha yönlü, yani daha dar bir ışın olarak yayılmasıdır.

Beyaz ışık LED'leri

Fotoğrafçılıkta kullanılan LED lamba

Genel amaçlı aydınlatma, 2700K'da "sıcak beyaz"dan (akkor ampul gibi) 6000K civarında "gün ışığına" kadar belirli bir sıcaklıkta siyah bir gövdeyi taklit eden beyaz bir ışık gerektirir . Enerji renkli bir karakteristiğinin, dalga boyu çok dar bir bant ışık yayılan birinci LED bant aralığı ve yarı iletken malzeme LED yapmak için kullanılır. Beyaz ışık yayan LED'ler iki ana yöntem kullanılarak yapılır: ya çeşitli renklerde birden fazla LED'den gelen ışığı karıştırmak ya da ışığın bir kısmını diğer renklere dönüştürmek için bir fosfor kullanmak . Işık, gerçek bir siyah gövde ile aynı değildir ve renklere akkor ampulden farklı bir görünüm verir. Renksel geriverim kalitesi CRI tarafından belirlenir ve 2019 itibariyle birçok LED ampul için yaklaşık 80 ve daha pahalı yüksek CRI LED aydınlatma için 95'in üzerindedir (100 ideal değerdir).

RGB veya trikromatik beyaz LED'ler, kırmızı, yeşil ve mavi dalga boyları yayan birden fazla LED çipi kullanır. Bu üç renk birleşerek beyaz ışık üretir. Renk oluşturma indeksi (CRI), tipik olarak 25, kötü - 65, bağlı yayılan dalga boyu dar aralığa. Daha geniş bir dalga boyu aralığını kapsamak için üçten fazla LED rengi kullanılarak daha yüksek CRI değerleri elde edilebilir.

İkinci temel yöntem, tek bir LED'den tamamlayıcı renkler üretmek için bir fosforla birlikte LED'leri kullanır . LED'den gelen ışığın bir kısmı fosfor molekülleri tarafından emilir, bu onların floresan ışığına neden olur ve Stokes kayması yoluyla başka bir renkte ışık yayar . En yaygın yöntem, mavi bir LED'i sarı bir fosforla birleştirerek dar bir mavi dalga boyu aralığı ve aslında yeşilden kırmızıya spektrumu kapsayan geniş bir "sarı" dalga boyları bandı üretmektir. CRI değeri 70'ten az ile 90'ın üzerine kadar değişebilir, ancak bu tipteki çok çeşitli ticari LED'ler 82 civarında bir renksel geriverim indeksine sahiptir. Üretim bazında 150 lm/W'a ulaşan ardışık verimlilik artışlarının ardından. 2017, bu tip trikromatik LED'lerin performansını aştı.

Beyaz ışıklı LED'lerde kullanılan fosforlar , 2.200 K (karartılmış akkor) aralığında 7.000 K veya daha fazlasına kadar ilişkili renk sıcaklıkları verebilir .

Renk değiştiren LED aydınlatma

Ayarlanabilir aydınlatma sistemleri, ya her rengin ayrı kümeleri kullanılarak ayrı ayrı kontrol edilebilen renkli LED'lerin sıralarını ya da renklerin bir araya getirildiği ve çip seviyesinde kontrol edildiği çok çipli LED'leri kullanır. Örneğin, farklı renk sıcaklıklarına sahip beyaz LED'ler, kısıldığında renk sıcaklığını azaltan bir LED ampul oluşturmak için birleştirilebilir.

LED sürücüleri

Dahili LED elemanları ve LED sürücü devresi ile ev tipi LED lamba .

LED çipleri, kontrollü doğru akım (DC) elektrik gücü gerektirir ve alternatif akımı güç kaynağından LED'ler tarafından kullanılan düzenlenmiş voltajlı doğru akıma dönüştürmek için bir LED sürücüsü olarak uygun bir devre gerekir .

LED sürücüleri, lambanın kabul edilebilir ömrünü ve performansını sağlamak için LED lambaların temel bileşenleridir. Bir sürücü, karartma ve uzaktan kumanda gibi özellikler sağlayabilir. LED sürücüleri, diyot dizisiyle aynı lamba muhafazasında veya ışık yayan diyotlardan uzağa monte edilmiş olabilir. LED sürücüleri, kabul edilebilir AC hattı harmonik akımı düzenlemelerini karşılamak için ek bileşenler gerektirebilir.

Termal yönetim

LED'lerin yüksek sıcaklığı, erken arızaya ve düşük ışık çıkışına neden olabilir. LED lambalar, elektrik arkı veya tungsten filaman olmadığından öncekilerden daha soğuk çalışma eğilimindedir, ancak yine de yanıklara neden olabilirler. Yüksek güçlü LED'lerin termal yönetimi , LED cihazının bağlantı sıcaklığını ortam sıcaklığına yakın tutmak için gereklidir , çünkü artan sıcaklık artan akıma, daha fazla ısınmaya, daha fazla akıma ve arızaya kadar devam etmesine neden olur. LED'ler belirli bir ışık çıkışı için çok daha az güç kullanır, ancak bir miktar ısı üretirler ve soğutulması gereken çok küçük bir yarı iletken kalıpta yoğunlaşır. LED lambalar tipik olarak ısı alıcıları ve soğutma kanatçıklarını içerir . Endüstriyel kullanımlar için çok yüksek güçlü lambalar sıklıkla soğutma fanları ile donatılır . Bazıları LED'leri ve tüm devreleri tıpkı geleneksel akkor ampuller gibi bir cam ampulün içine yerleştirir, ancak ısıyı iletmek ve böylece LED'leri soğutmak için bir helyum gazı dolgusu vardır. Diğerleri LED'leri alüminyum destekli bir devre kartına yerleştirir; alüminyum arka kısım, termal macun kullanılarak lambanın alüminyum tabanına termal olarak bağlanır ve taban, melamin plastik bir kabuğa gömülür.

verimlilik düşüşü

"Verimlilik düşüşü" terimi , elektrik akımı onlarca miliamperin (mA) üzerine çıktığında LED'lerin ışık verimliliğindeki azalmayı ifade eder . Akım seviyelerini artırmak yerine, genellikle birden fazla LED'i tek bir lambada birleştirerek parlaklık artırılır. Verimlilik düşüşü sorununu çözmek, ev tipi LED lambaların daha az LED gerektireceği ve bu da maliyetleri önemli ölçüde azaltacağı anlamına gelir.

Daha az verimli olmanın yanı sıra, daha yüksek elektrik akımlarında çalışan LED'ler, LED'in ömrünü tehlikeye atan yüksek sıcaklıklar üretir. Daha yüksek akımlarda bu artan ısıtma nedeniyle, yüksek parlaklığa sahip LED'ler , yalnızca 350 mA'da çalışan bir endüstri standardına sahiptir ve ışık çıkışı, verimlilik ve uzun ömür arasında iyi bir uzlaşma sağlar.

İlk şüpheler, LED düşüşünün yüksek sıcaklıklardan kaynaklandığı yönündeydi. Bilim adamları bunun tam tersini kanıtladılar - LED'in ömrü kısalacak olsa da, yüksek sıcaklıklar aslında LED'in verimliliğini artırdı. Verimlilik düşüşüne neden olan mekanizma, 2007 yılında karışık reaksiyonla alınan Auger rekombinasyonu olarak tanımlandı . 2013 yılında yapılan bir araştırma, verimlilik düşüşünün nedeni olarak Auger rekombinasyonunu kesin olarak tanımladı.

Başvuru

LED lambalar hem genel hem de özel amaçlı aydınlatma için kullanılmaktadır. Renkli ışığa ihtiyaç duyulduğunda, doğası gereği tek renkli ışık yayan LED'ler enerji emici filtreler gerektirmez. LED lambalar, genel olarak, ya tüm bir armatürün (floresan troferlerin yerini alan LED ışık panelleri veya benzer halojen armatürlerin yerini alan LED spot armatürler gibi) veya ampullerin (örneğin, içindeki floresan tüplerin yerini alan LED tüpler gibi) yerine geçen, ampuller veya armatürler için açılan yedek parçalar olarak mevcuttur. HID armatürlerinin içindeki HID ampullerinin yerini alan troffers veya LED HID değiştirme lambaları) Bir armatürün değiştirilmesi ile bir ampulün değiştirilmesi arasındaki farklar, bir armatür (bir troffer gibi) bir LED paneli gibi bir şeyle değiştirildiğinde, panelin kendi yerinde değiştirilmesi gerektiğidir. LED'ler veya içerdiği sürücü arızalanırsa, çünkü bunları pratik bir şekilde tek tek değiştirmek imkansızdır (sürücü genellikle ayrıdır ve bu nedenle değiştirilebilir), örneğin, yalnızca ampul bir LED değişimi ile değiştirilirse lamba arızalanırsa, lamba armatürden bağımsız olarak değiştirilebilir. Bazı LED değiştirme lambaları, örneğin armatürün balastını elektriksel olarak çıkararak ve böylece LED lambayı doğrudan ana şebekeye bağlayarak armatürün değiştirilmesini gerektirir; diğerleri, fikstürde herhangi bir değişiklik yapmadan çalışabilir.

BAPS Shri Swaminarayan Mandir Atlanta Aydınlatma, renk karıştırma LED armatürleri ile
Bilgisayar liderliğindeki LED aydınlatma içinde resimlerinin benzersiz özellikleri kılınmaktadır Ulusal Müze içinde Varşova .

Beyaz ışıklı LED lambaların, uygun sıcaklıkta kullanıldıklarında diğer aydınlatmaların çoğundan daha uzun kullanım ömrü ve daha yüksek verimliliği (aynı elektrik için daha fazla ışık) vardır. LED kaynakları, aydınlatma armatürlerinin tasarımında esneklik ve küçük reflektörler veya lenslerle ışığın dağılımı üzerinde iyi kontrol sağlayan kompakttır. LED'lerin küçük boyutları nedeniyle, aydınlatmanın mekansal dağılımının kontrolü son derece esnektir ve bir LED dizisinin ışık çıkışı ve mekansal dağılımı, verimlilik kaybı olmadan kontrol edilebilir.

Renk karıştırma ilkesini kullanan LED'ler, her bir ana renkte üretilen ışığın oranlarını değiştirerek geniş bir renk yelpazesi yayabilir. Bu, farklı renklerde LED'lere sahip lambalarda tam renk karışımına izin verir. Diğer aydınlatma teknolojilerinden farklı olarak, LED emisyonu , gereksinimlere bağlı olarak avantajlı veya dezavantajlı olabilen yönlü (veya en azından Lambertian ) olma eğilimindedir . Yönsüz ışığın gerekli olduğu uygulamalar için, ya bir difüzör kullanılır ya da farklı yönlerde yaymak için birden fazla ayrı LED yayıcı kullanılır.

Ev LED lamba

Sürücü devre kartı ve Edison vidalı demonte LED ampul

Lamba boyutları ve tabanları

LED lambalar, Edison vida tabanı, çift ​​pimli tabanlı MR16 şekli veya GU5.3 (iki pimli kapak) veya GU10 (bayonet bağlantı) gibi standart lamba bağlantıları ve şekilleri ile yapılır ve aşağıdakilerle uyumlu hale getirilir. prizlere verilen voltaj. AC gücünü düzeltmek ve voltajı uygun bir değere, genellikle anahtarlamalı bir güç kaynağına dönüştürmek için sürücü devresi içerirler .

2010 itibariyle bazı LED lambalar daha yüksek voltajlı ampullerin yerini aldı; örneğin bir üretici, 16 watt'lık bir LED lambanın 150 W'lık bir halojen lamba kadar parlak olduğunu iddia etti. Standart bir genel amaçlı akkor ampul, boyutuna ve voltajına bağlı olarak yaklaşık 14 ila 17 lümen/W verimlilikte ışık yayar. Avrupa Birliği standardına göre, 60 W'lık bir tungsten lambaya eşdeğer olduğunu iddia eden enerji tasarruflu bir lamba, minimum 806 lümen ışık çıkışına sahip olmalıdır.

2012'de vidalı soketlerde akkor ampuller için açılan yedek olarak sunulan tüketici LED ampullerinden bir seçki

Bazı LED lamba modelleri, akkor lambalar için kullanılan dimmerlerle uyumludur (ancak akkor aydınlatma için dimmerler LED'ler için uygun değildir). LED lambalar genellikle yönlü ışık özelliklerine sahiptir. Bu lambalar, kompakt floresan lambalardan daha fazla güç verimlidir ve belirtilenden daha yüksek bir sıcaklıkta çalıştırılırsa, 30.000 saat veya daha fazla kullanım ömrü sunar. Akkor lambaların tipik ömrü 1.000 saat ve kompakt floresanların ömrü yaklaşık 8.000 saattir. Lambalar, çıkış ışık yoğunluğunu ömürleri boyunca iyi bir şekilde korur. Energy Star spesifikasyonları, lambaların 6.000 saat veya daha fazla çalışma saatinden sonra tipik olarak %10'dan az düşmesini ve en kötü durumda %15'ten fazla olmamasını gerektirir. Çeşitli renk özelliklerine sahip LED lambalar mevcuttur. Satın alma fiyatı diğer lambaların çoğundan daha yüksektir - düşmesine rağmen - ancak daha yüksek verimlilik genellikle toplam sahip olma maliyetini (satın alma fiyatı artı elektrik maliyeti ve ampul değiştirme maliyeti) düşürür.

Yüksek güçlü LED "mısır koçanı" ampulü

Birçok şirket, genel aydınlatma amaçlı LED lambalar sunmaktadır. Teknoloji hızla gelişiyor ve yeni enerji tasarruflu tüketici LED lambaları mevcut.

2016 itibariyle, Amerika Birleşik Devletleri'nde, düşen fiyatlar ve akkor lambaların kullanımdan kaldırılması nedeniyle LED lambalar ana ışık kaynağı olarak benimsenmeye yakındır . ABD'de 2007 tarihli Enerji Bağımsızlığı ve Güvenliği Yasası, mevcut akkor lambaların çoğunun üretimini ve ithalatını etkin bir şekilde yasaklamaktadır. LED lambaların fiyatı önemli ölçüde azalmıştır ve birçok çeşit yerel kuruluşlardan sübvanse edilmiş fiyatlarla satılmaktadır. Bununla birlikte, Eylül 2019'da Trump yönetimi, yeni, enerji tasarruflu ampuller için gereksinimleri geri aldı.

45 W floresan tüp ile aynı yoğunluğa sahip 17 W LED tüp

LED tüp lambaları

LED tüp ışıkları, floresan tüpler için tasarlanan armatürlere fiziksel olarak uyacak şekilde tasarlanmıştır . Bazı LED boru biçimli lambaların, uygun balast kullanılması durumunda mevcut armatürlerin yerine takılarak değiştirilmesi amaçlanmıştır . Diğerleri, balastın çıkarılması için armatürlerin yeniden kablolanmasını gerektirir. Bir LED tüp lambası genellikle, tüpün her tarafına ışık yayan Floresan tüp lambaların aksine, yönlü olan ve kurulum sırasında doğru yönlendirme gerektiren birçok ayrı Yüzeye Monte LED'i kullanır . Mevcut çoğu LED tüp ışığı, T5, T8, T10 veya T12 tüp tanımlarının yerine kullanılabilir , T8, D26mm, T10, D30mm, 590 mm (23 inç), 1.200 mm (47 inç) ve 1.500 mm uzunluklarda ( 59 inç).

LED'ler için tasarlanmış aydınlatma

LED duvar lambası

Dahili veya LED lambalar için tasarlanmış uzun ömürlü LED'lere sahip daha yeni aydınlatma armatürleri, mevcut armatürlerle uyumluluk ihtiyacı azaldıkça kullanıma giriyor. Bu tür bir aydınlatma, her bir ampulün şebeke voltajından çalışması için devre içermesini gerektirmez .

Bitkiler

Deneyler, LED ışık kaynakları altında sebze ve süs bitkilerinin şaşırtıcı performansını ve üretimini ortaya çıkardı. Birçok bitki türü, bu tür bitkilerin biyokütle ve biyokimyasal bileşenlerinin kalitesinin en azından tarla koşullarında yetiştirilenlerle karşılaştırılabilir olduğundan emin olmak için sera denemelerinde değerlendirilmiştir. Nane, fesleğen, mercimek, marul, lahana, maydanoz ve havucun bitki performansı, hem bitkilerin sağlığı ve canlılığı hem de LED'lerin büyümeyi desteklemedeki başarısı değerlendirilerek ölçülmüştür. Ayrıca, çuha çiçeği, kadife çiçeği ve stok gibi seçkin süs bitkilerinin bol çiçeklenmesi de fark edildi.

Işık yayan diyotlar (LED'ler) istenilen dalga boylarında (kırmızı+mavi) verimli elektrik aydınlatması sağlayarak sera üretimini minimum sürede, yüksek kalite ve miktarla destekler. LED'ler serin olduğundan, bitkiler aşırı ısınma veya kavurma olmadan ışık kaynaklarına çok yakın yerleştirilebilir ve yoğun ekim için sıcak çalışan aydınlatmaya göre çok daha az alan gerektirir.

uzmanlık

LED El Feneri yedek ampulü (solda), tungsten eşdeğeri (sağda)
Bir projektörde değişken renk sıcaklığı LED dizisi

Beyaz LED lambalar, düşük güç seviyelerinde yüksek verimliliğin önemli olduğu uygulamalarda pazar hakimiyeti elde etmiştir. Bu uygulamalardan bazıları, el fenerleri , güneş enerjili bahçe veya geçit lambaları ve bisiklet lambalarıdır. Renkli LED lambalar artık ticari olarak, gerekli renkte parlak ışık yayma yeteneğinin gerekli olduğu trafik sinyal lambaları için ve tatil ışıkları dizilerinde kullanılmaktadır. LED otomotiv lambaları , uzun ömürleri ve küçük boyutları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek bir LED'den elde edilenden daha fazla ışık çıkışının gerekli olduğu uygulamalarda çoklu LED'ler kullanılır.

Dış mekan LED aydınlatma

LED projektörler

2010 yılına gelindiğinde LED teknolojisi dış aydınlatma endüstrisine hakim olmaya başladı; önceki LED'ler dış mekan aydınlatması için yeterince parlak değildi. 2014 yılında tamamlanan bir çalışma, LED ışıkların renk sıcaklığı ve doğruluğunun tüketiciler tarafından doğal renk sıcaklıklarında LED'leri tercih ederek kolayca tanındığı sonucuna varmıştır. LED'ler artık tüketicilerin dış mekan aydınlatma sistemlerinden istedikleri parlaklık ve daha sıcak renk sıcaklığını karşılayabiliyor.

LED'ler, daha düşük çalıştırma ve lamba değiştirme maliyetleri nedeniyle cıva ve sodyum lambaların yerine sokak aydınlatmasında giderek daha fazla kullanılmaktadır . Bununla birlikte, ağırlıklı olarak mavi ışıkla LED sokak aydınlatmasının kullanılmasının göz hasarına neden olabileceği ve bazı LED'lerin iki şebeke frekansında açılıp kapanarak bazı kişilerde rahatsızlığa neden olduğu ve muhtemelen dönen makineler nedeniyle yanıltıcı olabileceği endişeleri olmuştur . stroboskopik etkiler . Bu endişeler, maliyetle ilgili basit endişelerden ziyade uygun aydınlatma kullanılarak giderilebilir.

Diğer aydınlatma teknolojileri ile karşılaştırma

Çeşitli teknolojileri karşılaştıran bir verimlilik tablosu için ışık verimliliğine bakın .

Karşılaştırma Tablosu

60 watt akkor eşdeğer ampul için maliyet karşılaştırması (ABD konut elektrik fiyatları)
LED (EcoSmart net) LED (V-TAC) LED (Philips) LED (Cree) CFL Halojen Akkor
Alış fiyatı $3.29 $1,79 2,03 ABD doları 3,50 dolar 0,99 ABD doları $1,17 0,41 ABD doları
Watt 6.5 9 8.5 9.5 14 43 60
lümen (ortalama) 800 806 800 815 775 750 860
lümen/watt 123.1 89.6 94.1 85,8 55.4 17.4 14.3
renk sıcaklığı kelvin 2700 2700 2700 2700 2700 2920 2700
CRI 80 80+ 80 85 82 100 100
Ömrü (saat) 15.000 20.000 10.000 25.000 10.000 1.000 1.000
Yıl olarak lamba ömrü @ 6 saat/gün 6.8 9.1 4.6 11.4 4.6 0.46 0.46
20 yıldan fazla enerji maliyeti @ 12,5 cent/kWh 36 $ 49 $ 47 $ 52 $ 77 $ 235$ 329 $
20  yıldan fazla ampul değiştirme maliyeti $10 $5 $10 7 $ $3 51 dolar 18 dolar
20  yıl boyunca toplam maliyet 45 $ 55 $ 57 $ 59 $ 80 dolar 287$ 347 dolar
860  lümen başına toplam maliyet 49 $ 58 $ 61 dolar 62 dolar 88 $ 329 $ 347 dolar
Günde 6 saatlik kullanıma dayalı karşılaştırma (20 yılda 43.800 saat)

LED lambaların iddia edilen uzun ömrüne uygun olarak uzun garantiler sunulmaktadır. Bununla birlikte, şu anda Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Enerji Bakanlığı tarafından her üretici tarafından bu iddiaları kanıtlamak için belirlenmiş standart bir test prosedürü bulunmamaktadır. Tipik bir ev tipi LED lambanın 15.000 saatlik bir "ortalama ömre" sahip olduğu (günde 3 saatte 15 yıl) ve 50.000 geçiş döngüsünü desteklediği belirtilmektedir.

Akkor ve halojen lambaların güç faktörü doğal olarak 1'dir, ancak Kompakt floresan ve LED lambalar giriş doğrultucuları kullanır ve bu daha düşük güç faktörlerine neden olur. Düşük güç faktörleri, ticari enerji kullanıcıları için ek ücretlere neden olabilir; İstenen herhangi bir güç faktörünü sağlamak için sürücü devreli CFL ve LED lambalar mevcuttur veya saha çapında güç faktörü düzeltmesi yapılabilir. AB standartları, 2 ila 5 watt arasındaki lamba güçleri için 0,4'ten daha iyi bir güç faktörü, 5 ila 25 watt arasındaki lamba güçleri için 0,5'ten daha iyi ve daha yüksek güçlü lambalar için 0,9'un üzerinde bir güç faktörü gerektirir.

Energy Star kalifikasyonu

Energy Star , enerji açısından verimli tüketici ürünleri için uluslararası bir standarttır . Energy Star hizmet markasını taşıyan cihazlar genellikle ABD standartlarının gerektirdiğinden %20-30 daha az enerji kullanır.

Energy Star LED nitelikleri :

  • Enerji maliyetlerini azaltır – akkor aydınlatmaya göre en az %75 daha az enerji kullanır ve işletme giderlerinden tasarruf sağlar.
  • Bakım maliyetlerini azaltır - akkor aydınlatmaya göre 35 ila 50 kat ve floresan aydınlatmaya göre yaklaşık 2 ila 5 kat daha uzun sürer. Lamba değiştirme yok, merdiven yok, devam eden imha programı yok.
  • Soğutma maliyetlerini azaltır – LED'ler çok az ısı üretir.
  • Garantilidir - minimum üç yıllık garanti ile gelir - endüstri standardının çok ötesinde.
  • Kullanışlı özellikler sunar - bazı iç mekan modellerinde karartma ve bazı dış mekan modellerinde otomatik gün ışığı kapatma ve hareket sensörleri ile mevcuttur.
  • Dayanıklıdır - cam ampul gibi kırılmaz.

Energy Star sertifikasına hak kazanmak için LED aydınlatma ürünleri, ürünlerin aşağıdaki özellikleri göstereceğini kanıtlamak için çeşitli testlerden geçmelidir:

  • Parlaklık, mevcut aydınlatma teknolojilerine (akkor veya flüoresan) eşit veya daha fazladır ve ışık, armatürün aydınlattığı alana iyi bir şekilde dağılmıştır.
  • Işık çıkışı zaman içinde sabit kalır, yalnızca nominal kullanım ömrünün sonuna doğru azalır (günde 8 saatlik kullanıma bağlı olarak en az 35.000 saat veya 12 yıl).
  • Mükemmel renk kalitesi. Beyaz ışığın gölgesi zamanla net ve tutarlı görünür.
  • Verimlilik, floresan aydınlatma kadar veya ondan daha iyidir.
  • Açıldığında ışık anında yanar.
  • Karartıldığında titreme yok.
  • Devlet dışı güç çekimi yok. Fikstür, kapalı durumdayken gücü 0,5 watt'ı geçmemesi gereken harici kontroller dışında, kapatıldığında güç kullanmaz.
  • 5W veya daha büyük tüm lambalar için en az 0,7 güç faktörü .

sınırlamalar

Birçoğu, daha yüksek güçlü akkor lambalar için tasarlanmış mevcut dimmer anahtarlarla çalışmayacaktır. LED ışıklar açıkça kısılabilir olmalı ve dimmer anahtarının markasıyla uyumlu olmalıdır. Aksi takdirde, ışıkların içinde titremeye veya parlamaya neden olur.

Renksel geriverim, güneşten gelen ve gözlerin evrimleştiği gibi mükemmele yakın siyah cisim radyasyonu yayan akkor lambalarla aynı değildir . CRI adlı bir ölçüm birimi , ışık kaynağının sekiz renkli örnek yongayı 0 ile 100 arasındaki bir ölçekteki bir referansla nasıl karşılaştırdığını ifade etmek için kullanılır. CRI değeri 75'in altında olan LED'lerin iç mekan aydınlatmasında kullanılması önerilmez.

LED lambalar titreyebilir. Etki, böyle bir lambanın ağır çekim videosunda görülebilir. Titreşimin boyutu, genellikle lamba tabanında bulunan, lamba yapısına yerleşik DC güç kaynağının kalitesine bağlıdır. Titreşen ışığa daha uzun süre maruz kalmak baş ağrısına ve göz yorgunluğuna katkıda bulunur.

Lümen bakımının bir fonksiyonu olarak LED ömrü , daha yüksek sıcaklıklarda düşer, bu da fiziksel olarak mevcut filaman ve kompakt floresan türlerinin yerini alan lambalarda kullanılabilecek gücü sınırlar. Yüksek güçlü LED'lerin termal yönetimi, katı hal aydınlatma ekipmanlarının tasarımında önemli bir faktördür. LED lambalar, çoğu katı hal elektronik bileşeni gibi aşırı ısıya duyarlıdır . Ayrıca, uyumsuz uçucu organik bileşiklerin varlığı performansı bozabilir ve kullanım ömrünü kısaltabilir.

En yaygın akkor lambalardan yaklaşık 50 kat daha uzun olması ve floresan tiplerinden önemli ölçüde daha uzun olması beklenen LED'lerin uzun ömrü, kullanıcılar için avantajlıdır ancak uzak gelecekte değiştirme pazarını azalttığı için üreticileri etkileyecektir.

İnsan sirkadiyen ritim edilebilir ışık etkilenen kaynaklardan. Etkili bir renk sıcaklığı arasında gün ışığı ise ~ 5,700K (mavimsi beyaz) tungsten lamba (sarı) ~ 2,700K vardır. Sahip insanlar sirkadiyen ritim uyku bozuklukları , bazen ile tedavi edilir ışık tedavisi (gündüz yoğun mavimsi beyaz ışığa maruz) ve koyu terapi (mavimsi ışık düşürmek için geceleri kehribar renkli gözlük takmış).

Bazı kuruluşlar, insanların geceleri mavimsi beyaz lambalar kullanmamasını tavsiye ediyor. Amerikan Tabipler Birliği, belediye sokak aydınlatması için mavimsi beyaz LED'lerin kullanılmasına karşı çıkıyor.

Araştırmalar, LED sokak aydınlatmasına geçişin HPS lambalardan %48 daha fazla uçan böcekleri çektiğini ve bunun doğrudan ekolojik etkilere ve liman alanlarına daha fazla çingene güvesi çekmek gibi dolaylı etkilere neden olabileceğini gösteriyor .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar