LED osvetljenje

7/29/2019 LED osvetljenje

1/14

OSVETLJENJE 2010.

1

Andrej ureti, dipl.el.ing.Minel-Schreder, Beograd

ISTINE I ZABLUDE O LED TEHNOLOGIJI

LED tehnologija uzima sve vie maha i postaje ravnopravan takmac konvencionalnim HID

izvorima. Od savetovanja 2007. kada sam prezentovao rad o osnovnim karakteristikama LEDizvora i tehnologije, njihovo prisustvo i znaaj na tritu je u toj meri porastao da se sve vie

govori i o upotrebi LED u javnom osvetljenju, to je ipak iznenaujui rezultat za ovako kratak

vremenski period. LED su glavna tema u industriji osvetljenja, to se najbolje moglo videti i naovogodinjem Frankfurtskom sajmu koji je u potpunosti bio posveen ovim izvorima. O LED sepuno govori, mnogo lepih i istinitih stvari, ali i mnogo poluistina i potpunih neistina koje imaju

za cilj da LE diodama to pre obezbede lidersku poziciju na tritu izvora svetlosti, i to po svaku

cenu. Ovaj rad ima za cilj da ukae na neke osnovne zablude koje se mogu uti u nastupima

gotovo svih trgovakih firmi i manjih proizvoaa LE dioda, ali naalost i u nastupima

renomiranih svetskih kompanija.

1. LED IZVORI SU EFIKASNIJI OD OSTALIH IZVORA, OSTVARUJU SE VELIKEUTEDE ELEKTRINE ENERGIJE U JAVNOM OSVETLJENJU?


2/14

OSVETLJENJE 2010.

2

Da li su LED izvori zaista udotvorni kako se moe zakljuiti iz gore navedenih podataka kojise sreu u brourama mnogih proizvoaa, gde se moe videti da svetiljke sa LED izvorimaodreene snage menjaju svetiljke sa natrijumovim izvorima i do 5 puta vee snage? Ukoliko seuzmu u obzir podaci iz Tabele 1 dobijeni od renomiranih svetskih proizvoaa CREE, OSRAMi PHILIPS LUMILEDS (iz marta 2009., podaci su potvreni i u aprilu 2010.), moe sezakljuiti da svetlosna iskoristivost ne prelazi 126 lm/W, i to u sluaju veoma hladne bojesvetlosti (svetlosni fluks preko 139 lm, temperatura boje od 5000 do 10000K).

Tabela 1. LED izvori renomiranih proizvoaa sa najveim fluksom

Proizvoa Tip Temperatura boje Fluks (350mA) Maks. strujaCREE XP-E Hladno bela

(5000-10000) K>122 1000

CREE XP-E Neutralno bela(3700-5000) K

>107 1000

CREE XP-E Toplo bela(3000-3700) K

>94 1000

CREE XP-G Hladno bela(5000 -10000) K

>139 1500

CREE XP-G Neutralno bela(3700-5000) K

>122 1500

CREE XP-G Toplo bela(3000-3700) K

>107 1500

OSRAM Golden Dragon Plus Hladno bela(5700-6500) K

>112 700

OSRAM Golden Dragon Plus Neutralno bela(3700 4500) K

>82 700

OSRAM Golden Dragon Plus Toplo bela(300 -3700) K

>82 700

OSRAM OSLON Hladno bela(5700-6500) K

>104 1000

OSRAM OSLON Neutralno bela(3700-4500) K

>82 1000

OSRAM OSLON Toplo bela(3000-3700) K

>76 1000

Lumileds Rebel Hladno bela >4700 K >100 100 lm/Wgarantovano

Lumileds Rebel Neutralno bela(3750-4700) K

>100 100 lm/Wgarantovano

Lumileds Rebel Toplo bela < 3750 K >80

Ovo su vrednosti fluksa date za struju od 350 mA, Tj=25 C; Tipini napon Vf : 3.2 V

Za upotrebu u javnom osvetljenju (posebno u urbanim sredinama) najprimerenije je koristitiizvore toplo ili neutralno bele boje. Ako se, npr., uzmu najzastupljeniji LED ipovi tipa XP-Eproizvoaa CREE snage 1.1W koji daju svetlost neutralno bele boje (3700 do 5000K), moese videti da svetlosni fluks ovakvog ipa iznosi 107 lm. Meutim, ovo je svetlosni fluks pritemperaturi PN spoja od 25C koja se ima iskljuivo u laboratorijskim uslovima (u praksi ovetemperature idu i do 150C [1,2], obino se uzima da u realnim uslovima ova temperaturaiznosi 70C). Pri ovoj temperaturi efikasnost sistema opada za 10.56 % (Slika 1 [1] - na apscisije data vrednost temperature PN spoja (junction temperature), a na ordinati relativni svetlosnifluks).


3/14

OSVETLJENJE 2010.

3

Slika 1. Odnos izmeu svetlosnog fluksa i temperature PN spoja kod XP-E Cree dioda

Na efikasnost svetiljke sa LED izvorima ne utie samo efikasnost LE dioda, ve i efikasnostLED drajvera i efikasnost (koeficijent transmisije) soiva (kolimatora) i staklenog protektora.Ako se uzme najei (i najbolji) sluaj gde se na tampanoj ploi nalaze samo diode bezelektronskih ureaja (tzv. "passive PCB"), a svi elektronski ureaji su objedinjeni i ine"drajver", efikasnost ovakvog ureaja (napajanje + izvor konstantne struje) iznosi i preko 90%!Na slici 2 je prikazan izgled ovakvog elektrinog kola i neki od najpoznatijih drajvera koji semogu nai na tritu.

DRAJVER

Slika 2. Elektrino kolo LED svetiljke i neki drajveri renomiranih proizvoaa

Za razliku od konvencionalnih HID izvora (natrijum visokog pritiska, metal halogeni) optikiLED sistem najee ne sadri reflektor (iako se u poslednje vreme sve vie mogu nai svetiljkekod kojih svaka dioda ima svoj zaseban reflektor jo uvek neisplativo), ve se kontrola svetlaobavlja putem optikih soiva (kolimatora) i staklenog protektora. Efikasnost kolimatora obinoiznosi 85- 92%, a uvrstivi i gubitke usled Fresnelove refleksije (priblino 8%) moe se uzetida je efikasnost (stepen iskorienja) LED optikog sistema priblino 80%!


4/14

OSVETLJENJE 2010.

4

Kada se uvrste svi pobrojani faktori, moe se zakljuiti da stvarna svetlosna iskoristivost jednekvalitetne LED svetiljke (kvalitetni ipovi, soiva, drajver i dobro reeno odvoenje toplote usvetiljci) iznosi:

SVETLOSNA ISKORISTIVOST SVETILJKE (lm/W) =

svetlosna iskoristivost LED (lm/W) x efikasnost drajvera (%) x efikasnost optike (%) x termika efikasnost (%)

Na osnovu prethodno navedenih vrednosti prilae se tabela 2 koja daje tipinu svetlosnuiskoristivost jednog sistema sa LED izvorima (za konkretan tip dat utom bojom 64 lm/W).

Tabela 2. Svetlosna iskoristivost LED sistema

Poto se u instalacijama javnog osvetljenja najee susreu svetiljke sa natrijumovim izvorimavisokog pritiska, poreenje efikasnosti ( svetlosne iskoristivosti) e se vriti sa tim izvorima.Svetlosna iskoristivost jednog kvalitetnog izvora ( tip NAV-T, proizvoa OSRAM) iznosi 94lm/W za izvor snage 70W i 132 lm/W za izvor snage 250W. Pretpostavimo da je za stabilizacijurada svetlosnog izvora korien elektromagnetni balast (jo uvek dominantan u JO) i da jeprosena efikasnost jednog kvalitetnog ureaja preko 85%. Uzimajui da je optika efikasnost(stepen iskorienja) jednog kvalitetnog sistema preko 82% (reflektor + protektor), moe se

uzeti da je priblina svetlosna iskoristivost jednog natrijumovog izvora oko 90 lm/W.Efikasnost jedne svetiljke koja se koristi za osvetljavanje saobraajnica zavisi od stepenaiskorienja (optike efikasnosti), svetlosne iskoristivosti izvora i veliine onog dela svetlosnogfluksa svetiljke koji je usmeren prema kolovozu [4]. Moe se uzeti da je prosena efikasnostjedne kvalitetne svetiljke sa natrijumovim izvorom priblino 45% [4]. Ukoliko se za LEDsistem uzme da je efikasnost 70% (mnogo bolja kontrola svetla, zbog prirode LED izvorasvetlost se izrauje samo u donji poluprostor), ima se sledei sluaj (Slika 3).

Slika 3. Poreenje efikasnosti sistema sa LED i natrijumovim izvorima

HID

90 lm/W

LED

64 lm/W

50% korisnost 70% korisnost

Efektivno: 45 lm/W Efektivno: 45 lm/W

HID

90 lm/W

LED

64 lm/W



HID

90 lm/W

LED

64 lm/W




5/14

OSVETLJENJE 2010.

5

Iako prethodna analiza nije u potpunosti precizna (izvrene su i odreene pretpostavke iaproksimacije), moe se sa sigurnou rei da LED izvori nisu osetno efikasniji od

natrijumovih izvora visokog pritiska!

Ukoliko i jesu efikasniji, ta razlika je toliko mala da se ne mogu ostvariti zamene svetiljki sanatrijumovim izvorima LED svetiljkama viestruko manje snage, a pogotovo se ne moguostvariti tako velike utede (i do 80%) elektrine energije. Ovo praktino znai da, ukoliko seele zadrati isti fotometrijski uslovi na odreenoj saobraajnici (ista svetlotehnika klasa - nivosjajnosti, opta i poduna ravnomernost i prag fiziolokog bljetanja TI u skladu sa relevantnimmeunarodnim preporukama), zamena se moe izvriti samo u odnosu 1:1!Poslednjih godina je prisutan trend smanjivanja nivoa osvetljenosti saobraajnica (izbora niihsvetlotehnikih klasa u odnosu na one koje su bile uobiajene u projektantskoj praksi), pa bi uskladu sa novim zahtevima LED izvori mogli biti adekvatno reenje - umesto fiksiranih

vrednosti za natrijumove izvore visokog pritiska (70, 100, 150, 250 i 400W), sa LED izvorimase mogu kreirati svetiljke eljenih snaga u zavisnosti od broja pojedinanih ipova. Ovo seposebno odnosi na urbano osvetljenje, ali i javno osvetljenje saobraajnica manjeg znaaja(klasa M3 i nie klase).

2. VIZUELNA EFIKASNOST LED IPAK VEA OD NATRIJUMA?

Ono to bi svakako mogla biti prednost su znaajno bolje vizuelne performanse LED izvora uodnosu na natrijumove izvore visokog pritiska. Zbog prirode svetla koje daje LED izvor (belaboja, vei udeo plave komponente boje), mogue je da se sa manje lumena postigne vea

"vizuelna efikasnost" u zoni mezopskog vienja. Kako je to mogue? Mezopska zona (zonasumraka 0.001 cd/m2 < L< 3 cd/m2) nalazi se izmeu fotopske (sjajnost preko 3 cd/m2 aktivni samo epii, mogue samo centralno vienje u pravcu ose oka) i skotopske zone(sjajnost ispod 0.001 cd/m2 aktivni samo tapii, periferijsko vienje, osetljivost oka na levikraj spektra (plava svetlost) se viestruko poveava). Zapravo, u mezopskoj zoni su aktivni i

Slika 4. Krive spektralne osetljivosti ljudskog oka za fotopsko i skotopsko vienje

epii i tapii, i u zavisnosti od nivoa sjajnosti i tipa izvora (njegove dominantne boje)spektralna osetljivost oka se menja. Ovaj fenomen je znaajan jer se upravo preporueni nivoi


6/14

OSVETLJENJE 2010.

6

sjajnosti za osvetljenje saobraajnica nalaze u mezopskom opsegu. Spektralna kriva reakcijeoka nije konstantna kroz mezopsku zonu (jeste kroz fotopsku i skotopsku zonu), pa sespektralne mezopske krive moraju odrediti za razliite nivoe sjajnosti u mezopskoj zoni. Svafotometrijske veliine su zasnovane upravo na fotopskim ("normalnim") lumenima. Dobar deoistraivanja u okviru teorije mezopskog vienja posveen je razvoju koncepta "ekvivalentnihlumena", koji nudi bolju procenu koliine svetlosti koju neki izvor svetlosti proizvodi primezopskim uslovima. Kao to se i oekivalo, ti ekvivalentni lumeni znaajno su se razlikovaliod fotopskih lumena.Primera radi, Ian Lewin ("Lamp color in Outdoor lighting design", 2000.) je uporedio nonovienje pod osvetljenjem dobijenim korienjem natrijumovih izvora visokog pritiska savonjom u kojoj voza gleda kroz vertikalni prorez duine 1.25m, praktino bez perifernogvienja (ovo je nastavak istraivanja koje je Marc Rea sproveo 1995.). Lewin je pokazao da supri niskim (mezopskim) nivoima sjajnosti vizuelna osetljivost i vreme reakcije vozaa znaajnogori pod natrijumovim nego pod nekim plavim svetlom, i upravo zato je predloio da se izvre

odreena korekcije mnoenjem sa LEM-ovima (LEM predstavlja odnos vizuelne efikasnostidve spektralne raspodele, tj. vizuelna efikasnost izvora svetlosti / vizuelna efikasnostnatrijumovog izvora svetlosti) ne bi li se pokazala stvarna efikasnost svetlosnog izvora uzavisnosti od njegove boje i primene. Lewinov rad je predstavljao prekretnicu u izuavanjumezopskog vienja.

Slika 5. Spektar natrijumovog izvora visokog pritiskaSa slike 5 se moe videti da je natrijumov spektar zraenja takav da se ne poklapa sa krivamaspektralne osetljivosti ljudskog oka. Maksimum na skotopskoj spektralnoj krivi na slici 4 je zatalasnu duinu od 500nm, dok se za talasnu duinu od 575nm ima samo 20% maksimalnevrednosti relativne spektralne iskoristivosti. Imajui u vidu da je gotovo sva svetlost kojunatrijumov izvor izrai veih talasnih duina od 575nm, to znai da je natrijum visokog pritiska5 puta manje efikasan od nekog izvora sa dominantnim talasnim duinama u plavom deluspektra. Ne postoji puno informacija u strunoj literaturi o primeni metode LEM-ova na LEDizvore. Najvrednije to se moglo nai su tabelarne vrednosti do kojih je doao Ian Lewin (tvoracLEM koncepta) je vrednost LEM-a (Lumen Effectiveness Multiplier ) za nivo sjajnosti od 0.1


7/14

OSVETLJENJE 2010.

7

cd/m2 u mezopskoj zoni koja je iznosila7 za LED izvor temperature boje 3900K.To znai da je LED izvor 7 putaefikasniji od odgovarajuegnatrijumovog izvora temperature boje2200K! Ovo treba uzeti sa rezervom ipritom se ne sme zaboraviti da kriterijummezopskog vienja jo uvek nije ubaenniti u jedan meunarodni standard zaosvetljenje.

Jo jedan metod da se odredi stvarna efikasnost LED izvora je odnos skotopskih i fotopskihlumena "S/P" i zasnovan je na "jedinstvenom fotometrijskom sistemu" (Unified system ofPhotometry, Rea 2004.) koji integrie fotopske i skotopske efikasnosti u cilju kreiranja jednog

jedinstvenog sistema koji se moe primeniti za sve nivoe sjajnosti u mezopskoj zoni. Sistem jejednostavan i sastoji se od sledeih koraka [5]:

1) izbor odgovarajueg nivoa sjajnosti u skladu sa odgovarajuim preporukama2) izabrati odgovarajui izvor koji e dati eljeni nivo sjajnosti. Svaki od ovih izvora

karakterie odreeni S/P odnos koji je dat tabelarno (Tabela 3)3) Na osnovu preseka vrednosti S/P i odabranog nivoa sjajnosti (Tabela 4) odreuje se

referentna vrednost sjajnosti (konkretno, za natrijumov izvor visokog pritiska snage400W ona iznosi 0.0747 cd/m2, odnos S/P = 0.66). Na osnovu ove vrednosti, odreditivrednosti fotopske sjajnosti za eljeni (LED) izvor) koja se dobija na osnovu presekavrednosti S/P (2.04 ili najblia vrednost, konkretno 2.05) i vrednosti najblie referentnojvrednosti sjajnosti (konkretno, 0.0711 cd/m2)

Tabela 3 Tabela 4.

Za ovaj konkretan sluaj dobija se da e korienjem LED izvora biti potrebna 2.4 puta manjafotopska sjajnost od one koja se ima sa natrijumovim izvorom za isti nivo referentnejedinstvene sjajnosti! Meunarodna komisija za osvetljenje CIE priprema nacrt standarda CIETC 1/58 draft " Visual Performance in Mesopic range" koji e se vie baviti problemommezopskog vienja.


8/14

OSVETLJENJE 2010.

8

Decrease of efficacywith increasing current(current droop)

Decrease of efficacywith increasing current(current droop)

Uvaavajui oba metoda, ali pritom imajui u vidu da nema mnogo praktinog iskustva u ovojoblasti (koncept LEM-a i metod jedinstvenog fotometrijskog sistema), moe se zakljuiti da sena osnovu ovih metoda ne moe sa sigurnou rei koji je izvor efikasniji. Da bi se tako netomoglo rei, mora se paljivo prouiti konkretna situacija i oblast primene izvora, ali i uvrstitikriterijume kao to su odravanje, dimovanje ili indeks reprodukcije boje.

3. PAD EFIKASNOSTI SA POVEANJEM STRUJE

Poznato je da efikasnost najkvalitetnijih LED izvora na tritu ide i do 130 lm/W (Cree,Nichia), ali i da te vrednosti vae za temperaturu PN spoja od 25C i struju od 350mA kojaprolazi kroz diodu. Meutim, sa poveanjem struje kroz diodu, dolazi do pada efikasnosti, tj.

tzv. "droop" fenomena. Iz tog razloga treba biti veoma oprezan kada se na tritu nude svetiljkesa LED ipovima veih snaga (3W ili 5W, oprema koja najee stie iz Kine). Najpre trebaproveriti da li ove svetiljke rade sa strujama veim od 350 mA (najee 500,700, 1000 ili1500mA) ili koriste ipove koji su predvieni za nominalnu snagu veu od 1.1W (npr. noviLED izvor XP-G kompanije Cree ima povrinu ipa 2mm2 umesto dosadanjih 1 mm2 (XP-E),to mu omoguava da bez osetnijeg pada efikasnosti radi sa strujama i do 1500mA). Ukoliko sepoveanje snage postie iskljuivo poveanjem struje koja protie kroz diodu, desie se ono toje plastino prikazano u sledeem primeru:

Ukoliko imamo svetiljku sa 50 LED toplo beleboje koje imaju efikasnost od 75 lm/W za

temperaturu PN spoja od 25C i struju od350mA koja prolazi kroz diodu, za realnutemperaturu PN spoja od 65C svetlosni fluksopada za 8%, a efikasnost opada na 69 lm/W(Slika 6).

Slika 6. Zavisnost fluksa od temperature PN spoja

Ukoliko se, npr., u istoj svetiljci nalazi 30 dioda(otpor svetiljke se ne menja) toplo bele boje kojeimaju istu efikasnost (75 lm/W) i kroz kojeprotie struja od 700mA, temperatura PN spojabie 80C, a svetlosna iskoristivost izvora eopasti za 12% (Slika 6) i iznosie 66 lm/W.Prema slici 7, svetlosna iskoristivost izvora eopasti za 18% za struju od 700mA, pa ekonana svetlosna iskoristivost biti 54 lm/W.

Slika 7. Zavisnost Efikasnost Struja


9/14

OSVETLJENJE 2010.

9

Na osnovu gore definisanih vrednosti sa Slike 8odreuje se radni napon LED izvora za oba

sluaja:1) u prvom sluaju on iznosi 3.05V, pa je snagasvetiljke 50 x 3.03V x 0.35A = 53W, za koju seima fluks od 53W x 69 lm/W = 3657 lm2) u drugom sluaju on iznosi 3.24V, pa je snagasvetiljke 30 x 3.25V x 0.7A = 68W, za koju seima fluks od 68W x 54 lm/W = 3672 lm.

Slika 8. Zavisnost Struja - Napon

Slika 9. ivotni vek izvora u zavisnosti od temperature PN spoja za razliite vrednosti struje

U prvom sluaju se sa slike 9 koja prikazuje zavisnost ivotnog veka od temperature PN spojaodreuje ivotni vek od 110000h, a u drugom od 70000h. Jasno se moe videti da sepoveanjem struje (a posledino i snage) nita nije dobilo jer je fluks ostao gotovo nepromenjenza veu snagu, a ivotni vek sa smanjio za preko 35%! Moe se zakljuiti da ne postoje razlozida se ne primenjuju vee struje/vee snage ukoliko se obezbedi kvalitetan termalnimenadment. Naravno, ovo posledino vodi smanjenju efikasnosti i ivotnog veka, samo jepitanje odluke proizvoaa i njegove strategijske procene da li korist potire ili premauje

o

ekivanu tetu ve

e struje vie nisu mit!

4. IVOTNI VEK DRAJVERA

Kada se govori o LED svetiljkama, uglavnom se razmatra ivotni vek samih dioda. Ovaj rad senee baviti ovom problematikom, jer je o njoj dosta ve reeno. Posle mnogo lutanja, dolo sedo definicije je da je to period od 50000h za koji fluks padne na 70% svoje inicijalne vrednosti.Ovaj period je definisan za odreenu temperaturu ambijenta (obino 35C) i radnu struju diode(najee 350 mA). Zahvaljujui dobrom termalnom menadmentu (najvei uticaj na ivotni


10/14

OSVETLJENJE 2010.

10

vek LED izvora ima temperatura PN spoja), neki proizvoai daju u tehnikim opisima svojihsvetiljki i ivotni vek od 60000h za koji svetlosni fluks padne na 80% svoje inicijalne vrednosti.Postavlja se pitanje da li su LED ipovi najslabija karika u LED sistemu, ili se moe oekivatida elektronski drajveri imaju krai ivotni vek? Svi elektronski ureaji zasnovani naprekidakoj tehnologiji (SwitchModePowerSupply) uglavnom imaju ivotni vek od 20000h, aveina proizvoaa na njih daje garanciju ne duu od 2 do 3 godine. Vano je znati sledee:drajveri e imati onoliki ivotni vek koliko je to potrebno, a jedini ograniavajui faktorbie njihova cena. Postoje dva razliita koncepta koja se esto meaju, a to su ivotni vek ipouzdanost rada drajvera. ivotni vek se odnosi na vremenski period u kome korisnik moe daoekuje da drajver pravilno radi pre nego to postane neupotrebljiv, a pouzdanost rada se bavipredvianjem stope pregorevanja grupe ovih ureaja i moe biti izraena kao kvar u vremenu(FIT Failure In Time) ili kao srednje vreme izmeu kvarova (MTBF Mean Time BetweenFailure). Kada se kae da je ivotni vek 50000h, to znai da se oekuje da odreeni proizvod(drajver) traje 50000h pre kvara, a MTBF od 50000h znai da se u koliini od 1000 drajvera

desi kvar na svakih 50h (ukupno radno vreme (u satima) grupe drajvera podeljeno sa brojemkvarova). Oba koncepta su vana i svaki ima svoju primenu u radu sa drajverima.Najkritiniji element u jednom drajveru je (kao i kod elektronskih balasta za stabilizaciju radakonvencionalnih izvora) elektrolitiki kondenzator. Elektrolit e vremenom isparavati kaofunkcija radne temperature kondenzatora koja je opet funkcija temperature kuita i strujekondenzatora. Tipian ivotni vek elektrolitikog kondenzatora dat je jednainom:

100 2

as TT

x LL

=

gde je:Lx ivotni vek, k faktor koji odreuje efektivna vrednost valovite struje kondenzatora

i radnog napona; moe biti broj ili funkcija,Lo ivotni vek meren u standardnim uslovima datu specifikaciji proizvoaa, Ts nominalna temperatura kuita i Ta radna temperaturakuita.Najpre treba izabrati kvalitetan kondenzator dugog ivotnog veka i odravati njegovu struju inapon u nominalnim granicama. Sledei zadatak za dizajnera je da smanji temperaturu kuitadrajvera (na osnovu gornje jednaine se vidi da svako smanjenje temperature za 10Cudvostruava ivotni vek drajvera). Temperatura kondenzatora je u tom sluaju funkcija radnogokruenja drajvera, sposobnost drajvera da provodi ili prenosi (konvekcija) toplotu u okruenjei koliina disipirane snage u samom drajveru. Za dati dizajn kuita i primenu, glavni razlog za

poveanje temperature bie disipirana snaga koja jefunkcija efikasnosti drajvera drugim reima, visoka

efikasnost i mala termika otpornost mogu znaajnopoveati ivotnio vek drajvera. Efikasnost drajvera imaznatno vei uticaj nego to se obino misli - smanjenjeefikasnosti za 10% (sa 95 na 85%) poveava disipiranutoplotu sa faktorom 3.3! Drajveri sa razliitimefikasnostima imae razliite radne temperature kuita,a posledino i razliit ivotni vek na Slici 10 dat jeprimer zavisnosti ivotnog veka od efikasnosti 150W

Slika 10. ivotni vek 150W drajvera u drajvera na temperaturi ambijenta od 45C (ivotni vekfunkciji efikasnosti 87000h, to je bolje od veine drajvera na tritu).


11/14

OSVETLJENJE 2010.

11

Pouzdanost rada poluprovodnika u elektrinom kolu drajvera obino zavisi od radnetemperature PN spoja. Izbor kvalitetnih komponenti doprinosi pouzdanosti rada ureaja(naponske varijacije manje od 20% za elektrolitike kondenzatore i 10% za poluprovodnike).Termiki dizajn i efikasnost imaju velikog uticaja na rad MOSFET-a, integrisanih kola (IC) ioptokaplera (opto-coupler ili optiki izolator). I poslednje, za pouzdanost rada drajveraneophodno je eliminisati rane kvarove (pregorevanja) drajvera - za proizvoaa je izazov daoni drajveri za koje je procenjeno da e rano pregoreti nikada ne napuste fabriku.

Ukoliko se desi da temperatura pree maksimalno dozvoljenu, moderni ("inteligentni") drajverisu opremljeni termoprekidaima (temperaturnim senzorima na tampanoj ploi sa LEDizvorima) koji obaraju struju na 30% vrednosti sve dok se ureaj dovoljno ne ohladi ili nestaneuzrok pregrevanja. Na ovaj nain se ureaj uva i produava mu se ivotni vek. Jedan primerdrajvera (Harmer&Simmons) je dat na sledeoj slici. Temperatura kuita u naznaenoj taki Tcne sme prei vrednost od 85C, a ivotni vek drajvera je zavistan od temperature komponenti

(npr. temperatura na kondenzatoru C108 se direktno meri u cilju boljeg predvianja ivotnogveka drajvera).

Slika 11. Merna taka Tc na kuitu Slika 12. ivotni vek drajvera u zavisnosti od Tc

Slika 13. ivotni vek drajvera u zavisnosti od temperature na konmdenzatoru C108 (poloaj u drajveru)

I na kraju, vano je napomenuti da maksimalna temperatura ambijenta ne sme prei 50C.


12/14

OSVETLJENJE 2010.

12

5. NAJNOVIJE VESTI

ANSES, francuska agencija za hranu i bezbednost (French Agency for Food, Environmentaland Occupational Safety (http://www.afssa.fr/index.htm )), je izdala 25.10.2010. kritianizvetaj o efektima koje LED izvori imaju na zdravlje ljudi "Lighting systems using LEDs:health issues to be considered".

ANSES identifikuje rizike vezane za korienje odreenih tipova LED lampi koje moguizazvati zdravstvene probleme kod stanovnitva i profesionalaca u LED industriji. Problemiidentifikovani od Agencije tiu se pre svega oiju zbog toksinog efekta plavog svetla("Osnovne karakteristike ovih tipova LED su veliki udeo plave boje u emitovanom belom svetlu

i veoma visoka sjajnost. Plavo svetlo koje je neizbena komponenta spektra LED izvora bele

svetlosti ima toksino dejstvo na mrenjau. Deca su posebno podlona ovom tetnom uticajujer se njihova soiva jo uvek razvijaju i nisu u mogunosti da efikasno filtriraju svetlo.) ibljetanja ("Ovi novi sistemi osvetljenja mogu proizvesti svetlost intenziteta 1000 puta veeg odtradicionalnih sistema, tako stvarajui rizik od bljetanja. Strogo usmereno svetlo koje oni

proizvode kao i njegov kvalitet, takoe mogu izazvati vizuelnu nelagodnost")..

ANSES je izdao sledee preporuke:- ANSES predlae da samo oni LED izvori koji pripadaju istroj rizinoj grupi kao i

tradicionalni izvori svetlosti budu dostupni u javnom osvetljenju, dok sistemi veeg rizika treba

da budu rezervisani za profesionalnu upotrebu pod uslovima u kojima je mogue garantovati

sigurnost radnika.- Dalje, ANSES naglaava potrebu da se smanji svetlosni intenzitet u cilju smanjenja rizika od

bljetanja.

- Agencija takoe predlae izbegavanje upotrebe izvora sa jakom udelom plavog svetla na

mestima na kojima ima puno dece.- Poslednje, ANSES je dala razne preporuke koje se tiu informacija ka korisnicima, izmene i

implementacije standarda koji su na snazi, kao i potrebe za daljim istraivanjem zdravstvenih

problema koji se mogu javiti usled upotrebe vetakog svetla.

Detaljan ANSES izvetaj (310 strana na francuskom, 7MB) je mogue videti na:

http://www.afssa.fr/Documents/AP2008sa0408.pdf.

ANSES web stranica o LED izvetaju:http://www.afsset.fr/index.php?pageid=2248&parentid=523.

Vest se ve pojavila u francuskoj i belgijskoj tampi, kao npr.:

http://www.lesoir.be/actualite/sciences/2010-10-25/des-eclairages-led-presentent-un-risque-pour-les-yeux-800180.phphttp://www.lemonde.fr/planete/article/2010/10/25/certains-eclairages-a-led-presentent-un-risque-pour-les-yeux_1431149_3244.html


13/14

OSVETLJENJE 2010.

13

http://www.lefigaro.fr/sante/2010/10/25/01004-20101025ARTFIG00660-des-ampoules-a-led-dangereuses-pour-les-yeux.phphttp://www.rtbf.be/info/societe/sante/des-eclairages-a-led-presentent-un-risque-pour-les-yeuxhttp://sante-medecine.commentcamarche.net/news/111653-les-lampes-a-led-pourraient-etre-dangereuses-pour-la-vuehttp://www.led-fr.net/led-danger-oeil-retine-201010251020.htmhttp://www.24hsante.com/lampes-a-led-attention-aux-enfants

Tema je takoe predstavljena na francuskoj nacionalnoj televiziji France 2 :

http://info.france2.fr/sante/des-led-presenteraient-des-risques-pour-les-yeux-65564545.html

Napominje sa da ELC (European Lamp Companies Federation)priprema izjavu i, ukoliko senapravi dogovor sa CELMA, ELC Izjava e biti transformisana u zajedniku ELC/CELMA

Izjavu.

Napominje sa takoe da e EU SCHENIR (Scientific Committee on Emerging and NewlyIdentified Health Risks) e izdati svoje miljenje o efektima koje na zdravlje imaju svi vetakiizvori svetlosti (ukljuujui LED) u Martu 2011.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ovo je jo jedna potvrda injenice da LED tehnologija jo uvek nije dostigla tehnoloki nivonajzastupljenijih konvencionalnih izvora (posebno u javnom osvetljenju), kao i da novim

trendovima treba pristupati oprezno, bez preterane euforije ali sa posebnom panjom koju ovimoderni i inspirativni izvori zasluuju. Treba saekati da LED pria proe kroz sve deijebolesti (npr. saekati i izvetaj i miljenje koje e sva gore pomenuta tela i komisije podneti), azatim se i prepustiti revoluciji koja e zasigurno promeniti (i ve menja) svet osvetljenja.


14/14

OSVETLJENJE 2010.

14

LITERATURA

1. www.cree.com, "Cree XLamp XP-E LEDs Data Sheet"2. www.cree.com, "Cree XLamp XP-G LEDs DataSheet"3. George Mao, Marshall Miles " LED driver lifetime and reliablility hold the key to

success in LED lighting projects", LEDsMagazine, September/October 2010,4. Prof. Dr. Miomir B.Kosti, "Vodi kroz svet tehnike osvetljenja", Beograd, 2000.5. www.lrc.rpi.edu, "Outdoor Lighting: Visual Efficacy", Volume 6, Issue 2, Lighting

Research Center, January 2009.6. Prof. Dr. Miomir B.Kosti, "Osvetljenje puteva", Beograd, 2006.7. Keppens A., Ryckaert W.R., Deconinck G., Hanselaer P., "Evaluation of current and

temperature effects on high power light-emitting diode efficiencies", 2010.

8. Andrej ureti, " "Solid state" osvetljenje novi trendovi u tehnologiji osvetljenja",DOS, Savetovanje 2007.9. AEG Power Solutions, "User Guide H&S driver", Septembar 2010.10.www.philipslumileds.com, "White Paper:Street Lighting; LEDs: Coming soon to a

street near you"11.Ian Lewin, "Lumen Efectiveness Multipliers for Outdoor Lighting Design", IES Paper

no. 50, 2000.12.http://www.celma.org