ekinex
LED Teknolojisi
Akıllı Aydınlatma

LED Teknolojisi

Işık Kaynaklarında Devrim

LED'ler (ışık yayan diyotlar), günümüzün ve geleceğin ışık kaynağıdır. Çok küçük boyutları, yüksek verimlilikleri, uzun ömürleri ve yoğunluk, ton ve renk açısından kolay kontrol edilebilirlikleri ile öne çıkarlar.

Ayrıca güç, düşük tüketim ve kullanım esnekliği sunarlar; deşarj lambalarının aksine sıcakken de açılıp kapatılabilirler ve açıldıktan hemen sonra tam parlaklık yayabilirler; tüm bu özellikler onları çok geniş bir aydınlatma uygulaması yelpazesi için uygun hale getirir.

Yenilikçi Teknoloji

Geleneksel ışık kaynaklarıyla aynı şekilde ışık yaymalarına rağmen LED'lerin akkor veya gaz deşarjlı lambalar gibi bilindik lambalarla çok az ortak noktası vardır.

Özel yarı iletken bileşenlerin bitişik katmanlarından oluşan elektronik çiplerdir. İçlerinden bir elektrik akımı geçtiğinde LED'ler, 'elektrominesans' olarak bilinen bir süreçte ışık radyasyonu yayarlar.

Işık verimliliği, emisyonun 180 derecelik aralıkta gerçekleşmesi gerçeğinden faydalanır; dahası LED modüllerinde ışık radyasyonu bir yönde yayılırken, termal radyasyon ters yöne dağıtılır.

Yenilikçi Teknoloji

Küresel Kabul ve Yaygınlaşma

Küresel olarak LED kullanımı son yıllarda önemli ölçüde artarak 2013'teki %5'lik pazar payından 2019'da satışların neredeyse yarısına ulaşmış ve entegre LED armatürlerin payı giderek artmıştır.

Çok hızlı bir şekilde LED'ler lider ışık kaynağı haline gelmiştir; bu dinamik, AB ülkelerinde akkor ve halojen lambalar gibi diğer düşük verimli kaynakların kademeli olarak yasaklanmasıyla hızlanmıştır.

LED'lerin yerleşmesi, çok yüksek satış hacimlerinin yarattığı ölçek ekonomileri sayesinde fiyatların sürekli düşmesiyle de kolaylaşmıştır: Sadece beş yıl içinde 38 milyar LED tabanlı ürün satıldığı tahmin edilmektedir. 2019 yılında uluslararası LED satışları, ışık kaynakları (lambalar, tüpler, modüller) ve armatürler olmak üzere 10 milyar adedin üzerinde tarihi bir dönüm noktasına ulaşmıştır.

Küresel Kabul ve Yaygınlaşma

Ufukta OLED Teknolojisi

LED'ler noktasal ışık kaynakları iken, OLED (organik ışık yayan diyot) teknolojisi düzlemsel ışık kaynakları aracılığıyla daha ileri bir yenilik sunar. Bu durum — bir yapı malzemesinde olduğu gibi — son derece ince OLED katmanlarını diğer bileşenlere dahil etmeyi mümkün kılarak ekranlar ve armatürler geliştirmede tamamen yeni kapılar açar.

Tasarım aydınlatma armatürlerinde zaten kullanılan OLED'lerin, ayırt edici özellikleri sayesinde önümüzdeki yıllarda geniş alan aydınlatmasında da giderek daha fazla kullanılacağı tahmin edilmektedir: Yüksek renksel geriverime sahip ve neredeyse parlamasız homojen ışık sağlarlar; tam ışık çıkışı anında gerçekleşir; çalışma akımı değiştirilerek karartma (dimleme) kolayca yapılır ve renk kontrolünde maksimum esneklik sunar. Son olarak OLED'ler cıva veya diğer zararlı maddeleri içermediğinden ve tamamen geri dönüştürülebilir olduğundan çevre dostudur.

Belirleyici Faktör Olarak Verimlilik

Diğer teknolojilere kıyasla zaten daha üstün bir geçmişe sahip olan LED'lerin verimliliği son yıllarda daha da gelişmiştir.

Modele bağlı olarak, konut pazarında bulunan LED'lerin watt başına 100 lümenden (lm/W) fazla etkinliği vardır ve 2010'dan bu yana LED'lerin ortalama verimliliği yılda 6-8 lm/W artmıştır.

Konut kullanımına sunulan LED'lerin etkinliğinin şimdiden 110 lm/W ila 130 lm/W arasında değiştiği ülkeler bulunmaktadır; Sürdürülebilir Kalkınma Senaryosu (SDS) kapsamındaki iddialı hedeflere ulaşmak için üreticiler 2030 yılına kadar 160 lm/W değerlerine ulaşmayı taahhüt etmişlerdir.

Kat edilen mesafeyi anlamak gerekirse; kompakt floresan lambaların etkinliği yaklaşık 60 lm/W, halojen lambaların etkinliği ise 20 lm/W'ın altındadır; akkor lambalar enerjilerinin çoğunu ısı olarak yayarlar, bu da AB pazarından ilk yasaklanan lambalar olmalarını açıklamaktadır.

Renk Değişimi ve Işık Rengi

Devrim niteliğindeki bir özellik, geleneksel ışık kaynaklarının aksine LED'lerin her renkte ışık üretebilmesidir.

LED'ler, kullanılan yarı iletkenin türüne bağlı olarak baskın dalga boyunu ve dolayısıyla yayılan ışığın rengini belirleyen çeşitli renklerde üretilir.

Dahası, baskın rengin bileşimine ve dalga boyuna bağlı olarak bir LED tarafından yayılan beyaz ışık farklı tonlar alabilir.

Spektrumda mavi tonların oranı yüksekse ışık soğuk beyaz olarak algılanır; uzun dalga boylu renklerin oranı ne kadar yüksekse ışık o kadar 'sıcak' görünür.

IEC EN 12464-1 standardı, Kelvin derece (K) cinsinden ifade edilen 'renk sıcaklığına' göre sınıflandırılan farklı ışık tonlarına sayısal bir referans verir. Genel kural olarak: Renk sıcaklığı ne kadar yüksek olursa ışık o kadar soğuk olur. Sınıflandırma şöyledir:

  • •sıcak beyaz (warm white): 3.300 Kelvin altındaki sıcaklıklar;
  • •nötr beyaz (neutral white): 3.300 ile 5.300 Kelvin arasındaki sıcaklıklar;
  • •gün ışığı beyazı / soğuk beyaz (daylight / cool white): 5.300 Kelvin üzerindeki sıcaklıklar.
Renk Değişimi ve Işık Rengi

Kontrol Avantajları

LED armatürler geleneksel kontrol ve izleme süreçlerini dönüştüren özellikler de sunar.

Örneğin ofis ortamlarında varlığa bağlı otomatik kontrol söz konusu olduğunda, floresan tüplü armatürlerin kapanma gecikmesi çok kısa tutulamaz: En az 15-20 dakikalık bir değer tüplere zarar verecek aşırı sık açıp kapamaları önler.

LED armatürlerin gelişi, ışık kaynaklarının kullanım ömrü üzerinde herhangi bir olumsuz etki olmaksızın kapanma gecikmesini önemli ölçüde kısaltmayı mümkün kılar.

Kısılabilir (Dim Edilebilir) LED Armatürler

Parlaklık ayarının mümkün olabilmesi için LED armatürlerin buna uygun olarak tasarlanması gerekir: Bu amaçla dim edilebilir LED sürücüleri ve kaynakları özel sembollerle tanımlanır.

Dimmable

Renksel Geriverim Oranı (Ra)

Renksel geriverim değeri (genellikle Ra olarak anılır), temel olarak yapay ışığın spektral bileşimine bağlıdır ve aydınlatmanın doğal renkleri referans bir ışık kaynağına kıyasla ne kadar aslına uygun yeniden ürettiğini değerlendirir.

Ra = 100 değerleri mükemmel renksel geriverimi ifade eder: Modern LED kaynakları oldukça yüksek değerlerle karakterize edilir.

Tek Aydınlatma Yönetmeliği (Single Lighting Regulation)

Aralık 2019'da AB 2019/2020 Sayılı Yönetmelik yürürlüğe girerek o zamana kadar farklı Yönetmeliklerin (EC 244/2009, EC 245/2009 ve EU 1194/2012) kapsamına giren aydınlatma ürünlerine ilişkin Ecodesign mevzuatının tüm unsurlarını tek bir metinde — Tek Aydınlatma Yönetmeliği — birleştirdi.

Yeni kriterler 1 Eylül 2021'de yürürlüğe girmiş ve önceki Yönetmelikler yürürlükten kaldırılmıştır. Yönetmeliğin temel amacı, mevzuatın uygulanmasını ve ulusal makamlarca denetlenmesini kolaylaştıracak bir basitleştirme sağlamaktır.

LED teknolojisine devam eden geçiş dikkate alındığında amaç; Avrupa'da tamir edilebilen, ışık kaynakları değiştirilebilen, dayanıklı ve yenilikçi ürünlere sahip olmaktır.

Madde 4, ışık kaynaklarının ve bağımsız güç kaynağına sahip aydınlatma ünitelerinin sökülmesi konusunu ele alarak şu özellikleri tanımlamaktadır:

  • •armatür gövdesine kalıcı zarar vermeden değiştirilebilirlik;
  • •denetim ve doğrulama amaçları için erişilebilirlik;
  • •kullanım ömrünün sonunda sökülebilirlik.

LED teknolojisine doğru evrim, belirli tanımların netleştirilmesini zorunlu kılmıştır:

Işık kaynağı

ışık yayan veya akkor olmayan ışık kaynakları için ışık yayacak şekilde ayarlanan (veya her ikisi) elektrikli bileşendir. LED çipleri, LED zarları veya LED paketleri ışık kaynağı sayılmaz; test amacıyla çıkarılabilen bir veya daha fazla ışık kaynağı içeren ürünler veya ışık kaynağı olarak doğrulanamayacak şekilde çıkarılamayan ışık yayan parçalar bu kapsamda değerlendirilmez;

İçeren ürün (Containing product)

bir veya daha fazla bağımsız ışık kaynağını veya balastı (veya her ikisini) içerir. Bu durum, örneğin bağımsız ışık kaynağının doğrulanması amacıyla sökülebilen armatürler veya bir ışık kaynağı içeren ev aletleri için geçerlidir. Ancak bir içeren ürün, ışık kaynağını ve ayrı balast ünitesini kontrol etmek için demonte edilemiyorsa bir ışık kaynağı olarak kabul edilir;

Kontrol tertibatı (Control gear)

ışık kaynağına fiziksel olarak entegre edilmiş olsun veya olmasın, şebeke güç kaynağını ışık kaynağının gerektirdiği elektriksel formata dönüştüren cihazdır. Bu; besleme ve tetikleme gerilimini dönüştürmeyi, çalışma ve ön ısıtma akımını sınırlamayı, soğuk başlatmayı önlemeyi, güç faktörünü düzeltmeyi ve/veya radyo parazitini azaltmayı içerebilir.

Tek Işık Yönetmeliği'nin yürürlüğe girmesiyle diğer ışık kaynakları kademeli olarak kullanımdan kaldırılmaktadır:

  • •1 Eylül 2021'den itibaren: 2.700 lümenden fazla çıkışa sahip R7s duylu halojen lambalar;
  • •1 Eylül 2023'ten itibaren: G13 duylu 18, 36 ve 58W floresan tüpler ve G9, G4 ve GY6.35 duylu halojen lambalar.

Bu önlem ayrıca LED kaynakları için daha yüksek verimlilik eşiklerini ve ışık kaynaklarının kırpışmasını (flicker) sınırlamaya yönelik gereksinimlerin getirilmesini de içermektedir.

Kullanım Ömrü ve Dayanıklılık

LED (ve OLED) ışık kaynakları için AB Yönetmeliği 2019/2020, 'kullanım ömrünü' L70B50 olarak tanımlamaktadır; yani kullanımın başlangıcı ile ışık kaynağı popülasyonunun %50'si için ışık çıkışının kademeli olarak başlangıçtaki ışık akısının %70'inden daha aza düştüğü an arasındaki saat sayısıdır. 1 Eylül 2021 tarihinden itibaren kullanım ömrünün kaynağın üzerinde belirtilmesi zorunludur.

Mevcut Durum ve Gelecek Perspektifleri

Son birkaç yıl ışık kaynakları alanında büyük bir evrime sahne olmuştur.

Avrupa Direktifi 2005/32/EC ve müteakip Komisyon Yönetmeliği ile birlikte, pazarda 100 yıldan fazla kaldıktan sonra akkor teknolojisinin ve büyük ölçüde halojen teknolojisinin emekliye ayrılması anlamına gelmiştir; bu, kullanılan enerjinin çoğunu ısı olarak dağıtan ve yalnızca küçük bir kısmını ışık radyasyonuna dönüştüren kaynaklar için kaçınılmaz bir adımdı.

2010-2030 sürdürülebilir kalkınma senaryosunda kaynak türüne göre satışlar (kaynak: IEA)

2010-2030 sürdürülebilir kalkınma senaryosunda kaynak türüne göre satışlar (kaynak: IEA)

Bu karar, AB ülkeleri için tahmini 32 milyon ton CO2 emisyonu azaltımı ve yaklaşık 11 milyar Euro enerji faturası tasarrufu sağlamıştır; ayrıca 2020 yılına kadar elektrik tüketimindeki azalmanın 23 milyon Avrupalı hanenin toplam ihtiyacına ve 500 MW'lık yirmi elektrik santralinin yıllık üretimine eşdeğer olan 80 milyar kWh olacağı hesaplanmıştır. Büyük binaların teknik aydınlatması alanında da bu dönüşüm sürmektedir; IEA sürdürülebilir kalkınma senaryosunda, 2030 yılına kadar LED teknolojisinin pazarın yaklaşık %80'ini oluşturacağını, floresan kaynakların ise toplamın yaklaşık %20'sini teşkil edeceğini öngörmektedir.

Yasal Referanslar

Avrupa Parlamentosu ve Konseyi'nin 2009/125/EC sayılı Direktifi uyarınca ışık kaynakları ve bağımsız balastlar için eko-tasarım gerekliliklerini belirleyen ve (EC) No 244/2009, (EC) No 245/2009 ve (EU) No 1194/2012 sayılı Komisyon Tüzüklerini yürürlükten kaldıran 1 Ekim 2019 tarihli Komisyon Tüzüğü (AB) 2019/2020.