Elektrik enerjisinin çoğu aydınlatma için kullanılıyor ve LED aydınlatma enerji verimliliği konusu her geçen gün daha da dikkat çekiyor. LED aydınlatma sistemlerinde enerji verimliliği için nelere dikkat etmelisiniz?
Aydınlatmada kullanılan enerji miktarı giderek artıyor. Uluslararası Enerji Ajansı'nın raporuna göre dünyada tüketilen enerjinin %19'u aydınlatmaya ait. Ülkemizde ise bu rakam aydınlatma amaçlı elektrik tüketimi %20-%40 arasında değişmektedir. Gelişmekte olan ekonomimizle beraber, enerji kaynaklarına duyulan ihtiyaç her geçen sene daha da artmakta. Enerjinin verimli kullanımı, Aydınlatmada enerji verimliliği konusunda bazı noktalara dikkatinizi çekmek istiyoruz.
Aydınlatmada Enerji Kayıpları
Aydınlatmada hangi aşamalarda enerji kullanımında kayıplar yaşanıyor? Öncelikle elektrik enerjisinin ışığa dönüşme aşamasında, lambanın verimliliğiyle alakalı olarak, kayıplar söz konusu olabilir. İkinci kayıp ise lambadaki ışığın yararlı ışığa dönüşmesi aşamasında, armatürün geriverimine bağlı olarak, yaşanır. Enerji kayıpları konusunda son olarak, doğru aydınlatma tasarımı yapılamadığı durumlarda, aydınlığın yararlı ışığa dönüşmesi sırasında kayıplar yaşanır.
Lambanın Verimi
Lambadan çıkan ışık akısının miktarı ve akının harcanan enerjiye oranla durumu enerji verimliliği üzerinde oldukça ciddi bir etkiye sahiptir. Işık akısı, ışık kaynağından yayılan ışık miktarıdır. Işık akısı, enerji taşınırken kayıpların oluşmaması adına önem taşır.
Işık akısının birimi "lümen", sembolü de (Φ )'dir. Aşağıda bazı ışık akısı değerleri verilmiştir:
LED Lamba 8W - 470 Lümen
Akkor Lamba 100 W - 1200 Lümen
Floresan Lamba 36 W - 3350 Lümen
Bir ampülün Lümen değerinin ne kadar yüksek olduğundan çok, harcadığı elektrik enerjisine karşılık verdiği ışık miktarı önemlidir. Bu miktar "etkinlik faktörü" kavramı ile açıklanır. Işık akısı / harcanan elektrik (lm/w) olarak etkinlik faktörü hesaplanır. Yukarıdaki tabloya bakarsak, 8W LED lambanın etkinlik faktörü
470 Lümen / 8W = 59 olarak hesaplanır. Bu oran ne kadar yüksekse, enerji tüketimi de bir o kadar düşüktür.
Armatür ve Enerji Verimliliği
Armatür geriverimi, lambadan çıkan ışık akısının armatürden daha verimli olarak aydınlatma noktasına ulaşmasıdır. Armatür konusunu 2 ayrı şekilde ele almak daha doğru olur. Geleneksel sistemlerde lamba ve armatür birbirlerinden ayrıdır. Bu sistemde lambanın verimi ayrıca ölçülür ve referans olarak kullanılır. Armatürden çıkan ışık miktarı ayrıca ölçülür. İki sonuç oranlanarak verimlilik oranı belirlenir. Armatürden çıkan ışık miktarının lambadan çıkan ışık miktarına oranı, o armatürün verimlilik değerini gösterir.
LED aydınlatmada ise lamba ve armatür tek bir sistemdir. Bu nedenle LED'lerde genel bir "sistem verimliliği"nden sözedilebilir. Tüm sistem bileşenlerinin Lümen ve watt değerleri hesaplanır. Tüm sistem bileşenlerinin lm/w olarak azalması dikkate alınır. Örneğin; LED'den armatür aşamasına kadar geçen basamaklarda ışık verimliliğinin değişik oranlarda azalmasıdır. LED'de 130 Lm/W, optikteki kayıp 120 Lm/W, ısının taşınması esnasında 110 Lm/W, son armatür aşamada 90Lm/W verimlilik değeri olabilir. Günümüz LED sistemlerinde ışık akısı 4000 Lm'den fazladır, verimlilik ise yaklaşık 115 Lm/W'dır.
LED Aydınlatma Sistem Verimi
LED'lerde sistem verimini etkileyen faktörlerin başında ilk lümen çıkışı gelir. 25 derece oda sıcaklığındaki lümen değerinin yüksek olması gerekir. Çalışma sıcaklığı ile 25 derecedeki lümen değerleri arasındaki oranın, sıcak-soğuk faktörü, bire yakın olması gerekir. Sürücü kalitesi de son derece önemlidir. Bu aşamada güç kaybı %10-%50 arasında değişebilir. Sürüş akımı da başka önemli bir etkendir. Genellikle bu akım 350 MA'dir, 700'e çıkması durumunda lümen çıkışı da yükselir. Lümen çıkışının yükselmesi bir süre sonra jonksiyon sıcaklığını arttırır. Bu durum, daha hızlı ışık akısı azalamasına ve LED ömrünün kısalmasına neden olur. LED'de ışık elde etme esnasında bir ısı oluşur. Bu ısının hızlı bir şekilde jonksiyon bölgesinden uzaklaştırılması gerekir. Bu nedenle LED yapımında ısıyı ileten malzemeler kullanılmalıdır.
Özetle sistem verimi konusunda aşağıdaki etkenleri dikkate almamız gerekir;
- LED kalitesi
- Sürücünün kalitesi
- Sürüş akımı
- Isısal yol