Energiaa säästävä valaistus
Perusteet
Paljonko perinteisen polttimon sisään menevästä tehosta muuttuu lämmöksi ja meneekö kaikki tämä lämpö hukkaan ?
Perinteisessä hehkulampussa yli 90% sisään menevästä sähkötehosta muuttuu lämmöksi ja vain muutama prosentti valoksi. Hyötysuhde vaihtelee lampputyypin ja lampun tehon mukaan.
Tyypillisessä asunnon valaistuksessa pottimon tuottamasta lämpötehosta noin 80% lämmittää asuntoa. Talvella tämä on poissa muusta lämmityksestä. Jos lämmityksenä toimii suora sähkölämmitys niin silloin on melko sama millä lämmittää. Jos taas lämmitysenergia on selvästi sähköä halvempaa, niin ei sillä sähköllä lämmittäminen sitten ole kannattavaa. Kesällä kun ei tarvitse lämmittää koko tämä teho menee hukkaan lämmittäen turhaan asuntoa.
Energiansäästölamput
Mitä etuja ja haittoja energiansäästölampuilla on polttimoihin verrattuna ?
Suurimpana hyötynä on energian säästö. Energiansäästölamppu tuottaa hehkulmappua vastaavan valotehon murto-osalla energiasta jonka hehkulamppu kuluttaa saman valomäärän aikaansaamiseksi (hehkulampussa noin 95% sähköstä muuttuu lämmöksi ja 5% valoksi).
Energiansäästölamput ovat lähtökohtaiseti selvästi pitkäikäisempiä kuin perinteiset hehkulamput, joten polttimoita tarvitsee vaihtaa harvemmin. Kannattaa tosin huomioida, että kaikki energiansäästölamput eivät ole niin pitkäikäisiä kuin luvataan. Jotkut (yleensä halvimmat) polttimot voivat toimi kunnolla paljon lyhyemmän aikaan kun lupaavat.
Energiansäästölamppujen valmistaminenkin kun kuluttanee luonnonvaroja hehkulamppuja enemmän ja käytettyinä ne ovat ongelmajätettä. Energiansäästölampussa olevassa loisteputkessa on sisällä vähän elohopeaa. Lisäksi kannan sisässä on paljon elektroniikkakomponentteja jotka nekin ovat ongelmajätettä.
Energiansäästölamput syttyvät yleensä enemmänt tai vähemmän hitaasti. Eli sytyttäessä polttimosta tulee vain vähän valoa, ja vasta jopa minuuttien käytön jälkeen niistä saadaan ulos täysi luvattu valoteho.
Kuinka tehokas polttimo pitää valita että se on yhtä kirkas kuin alkuperäinen polttimo ?
Energiansäästölampuissa on yleensä lampun kotelossa ilmoitettu vastaavuus minkä tehoista perinteistä polttimia kyseinen energiansäästölamppu vastaa. Tätä vastaavuutta voi pitää jonkunlaisena ohjeena vastaavuudelle, mutta ei kannata sokeasti luottaa valmistajan lupauksiin, sillä lehdissä olleissa lampputesteissä (mm. Helsingin Sanomat teki 2008 loppu - 2009 alku) on havaittu, että valmistajien antamat lupaukset vastaavuudesta ovat monen lampun kohdalla kovin optimistisia. Eli vaikka lampun sanotaan vastaavan tietyn tehoista hehkulamppua, niin monesta polttimosta (etenkin monesta halvasta) tulee oikeasti luvattua vähemmän valoa, eli enegiansäästölamppu on himmeämpi kuin paketissa vastaavan kirkkauksiseksi sanottu hehkulamppu. Jos haluat varmistua että polttimon vaihdon jälkeen saat ainakin yhtä paljon valoa kuin ennen, kannattaa valita joko polttimo josta varmaan tietää että lupaus pitää paikkaansa tai sitten seuraavaksi tehokkaampi lamppumalli kuin se joka lupasi ennen käyttämääsi hehkulampun tehoa vastaavan valomäärän.
Energiansäästölamput synnyttävät paljon vähemmän lämpöä kuin perinteiset polttimot, joten valaisimeen voi hyvin laittaa energiansäästölampun, joka vastaa isomman tehoista hehkulamppua kuin mitä valaisimeen sai maksimissaan laittaa. Se tehokkaampikin energiansäästölamppu kuluttaa selvästi vähemmän tehoa ja lämmittää vähemmän kuin se maksimitehoinen hehkulamppu.
Voiko energiansäästölamppuja himmentää ?
Ylivoimaisesti suurin osa markkinoilla olevista energiansäästölampuista ei ole suunniteltu himmennettäviksi. Niissä on kotelossa maininta että ei saa liittää himmentimeen. Tällaisia energinasäästölamppuja ei tule kytkeä himmentimeen, koska tällaisesta kytkennästä saattaa seurata himmentimen ja/tai polttimon vaurioituminen.
Markkinoilla on muutamia normaalilla himmentimellä himmennettäväksi tarkoitettuja energiansäästölamppuja (mm. Megaman merkkisiä). Näissä lampuissa lukee kotelon tiedoissa että ne on himmennettäviä normaaleilla valohimmentimillä. Tällaisten polttimoiden käytössä kannattaa sitten huomoida lampun asennusohjeen käytössä. Lisäksi kannattaa huomioida, että usella valohimmentimillä on kohtalainen minimikuorma (esim. 20W) jota pienemmän tehoisilla kuormilla se ei toimi kunnolla. Yksi energiansäästölamppu himmentimen perässä voi hyvinkin olla liian pieni kuorma sille eikä homma toimikaan kunnolla.
Minkä laatuista valoa energiansäästölampuista tulee ?
Energinasäästölampun valoa tuottava osa on tekniikaltaan loisteputki. Energiaansäästölampun valon laatua rajoittaa samat rajoitteet kuin loisteputki (spektri ei täysin jatkuva ja tasainen kuten hehkulampussa). Energiansäästölampun tuottaman valon spektri voi vaihdella paljonkin eri valmistajien välillä ja eri polttimoilla voi saada eri laatuista valoa.
LED valaistus
Mikä on LED ?
Led, light emitting diode, on puolijohdekomponentti, jossa valo syntyy puolijohteessa liikkuvien varausten kohtaamisessa ja siinä vapautuvassa fotonissa. LED:in tuottavat luonnostaan vain valoa yhden kapean aallonpituuden ympäristöstä, toisin sanoen vain yhden väristä valoa.
Sovelluksissa, joissa tarvitaan valkoista valoa voidaan sitä tuottaa joko käyttämällä useita valon eri päävärejä edustavia LEDejä (punainen, vihreä, sininen) sopivassa suhteessa että saadaan halutun sävyinen valkoinen valo (tai halutun muun sävyinen valo) tai sitten niinsanotulla valkoisen valon LED:illä.
Valkoista lediä ei ole olemassakaan vaan valkoisena myytävät ledit ovat itseasiassa sinisiä ledejä joissa on keltainen fluorosoiva maalitäpä päällä. Tämä maali muuttaa osan sinisestä valosta punaiseksi ja keltaiseksi jne. Shuji Nakamura sai v. 2006 Millennium teknologiapalkinnon (miljoona euroa) kun keksi maalata sinisen ledin päälle keltaisen maalitäplän!
Mitkä ovat LED-valaistuksen etuja ja haittoja ?
LED-valo on pieni, kestävä, energiatehokas, syttyy ja sammuu nopeasti. LED-valo kestää pitkään verrattuna perinteiseen polttimoon ja kestää hyvin tärinää.
LED:in menestystä jarruttavat vielä sekalainen laatu, korkea hinta ja tarjonnan puute. LED-valaistuksen menestystä jarruttaa varmasti osaltaan halvoista osista valmistetut tuotteet. Laadukkaimpia tuotteita ei voi maahantuoda/valmistuttaa, koska heikkolaatuisille tuotteille luvataan niin paljon suorituskykyä ja käyttöikää, että rehellisesti markkinoitu laatutuote näyttää numeroiden valossa lähinnä kalliilta lelulta. Halvalla huonolta tuotantolinjalta syydetyt bulkkituotteet himmentävät alkuun kunnollisten tuottajien pitkällisen tuotekehityksen. Markkinoille tulon haittana ja hinnan korkeuteen on ollut syynä yleisvalaistukseen keskittyneiden polttimovalmistajien keskittyminen energiansäästölamppuihin.
Ledikomponentti on hehkuva rajapinta, jonka värilämpötilan tarkka määritys valmistusprosessissa on melko mahdotonta. Ledit joudutaan mittaamaan, ja se on sekä hidasta että kallista.
LED-pottimoiden suorituskykyyn vaikuttaa ympäröivä lämpötila. Ledipakkauksessa pitäisi aina mainita kestoiän tai valotehon lisäksi ne olosuhteet, joissa nämä ominaisuudet toteutuvat. Kuumemmassa tulos ei ole yhtä hyvä, vaan valoteho, valonalenema ja elinikäennusteet eivät enää pidä paikkaansa. Jotta valaisimen ja valon laatu ja määrä sekä tuotteen elinikä voidaan taata, led vaatii valaisimen täydellistä suunnittelua komponentin ehdoilla. Suuri haaste on johtaa lämpö komponentista valaisimen runkoon ja siitä pois, jotta ledin käyttö on turvallista ja tuote on pitkäikäinen.
Monen LED-polttimon spektri on surkea, samoin valoteho. LED-valaistus ei vielä ole lähellekään yleispätevä hehkulampun korvaaja sisätilavalaistuksessa.
LED ei säteile lämpöä mitenkään merkittävissä määrin. Suurinpia ongelmia ledien tuomisesta kotivalaistukseen on nimenomaan se että lämpö pitää ledistä johtaa jotenkin pois koska led ei sitä itse toimita pois ja LED:in valoa säteilevän kohdan pitää olla riittävän viileä toimiakseen oikein.
Mikä on LED-polttimon hyötysuhde ?
Parhaimmissa LED-polttimoissa päästään lähelle 50% hyotusuhdetta, eli noin puolet sisään menevästä energiasta saadaan valoksi ja loput lämmöksi. Yleensä hyötysuhteet jäävät kuitenkin tätä pienemmiksi (etenkin valkoisen valon LED:eillä). LED:in jolla on 50% hyötysuhde merkitsisi yli 100lm/w valontuottoa, ja tähän ei vielä oikein päästä ainakaan yleisesti saataville LED:eillä (2009 alkuvuoden tilanne). Tyypillisesti valaistus-LED-systeemeillä kokonaishyötysuhde sähköstä valoksi jää helposti 20% tai alle.
Vertailun vuoksi vuonna 2012 kiellettävien hehkulamppujen tehosta viisi prosenttia muuttuu valoksi, loput lämmöksi. Käytännässä tämän hetken parhaimmista valkoisen valon LED-polttimoista saa neljä kertaa enemmän valoa kuin hehkulampuista samalla teholla. LED-tekniikalla on hyvin helppo saada aikaan suunnattu valo niin, että se lähettää valaisu sektoriinsa enemmän valoa kuin hehkulamppu mutta muut sektorit onkin sitten pimeitä mitä taas hehkulamppu valaisee.
Missä vaiheessa ollaan menossa LED valaistuksen kehiotyksessä?
Led-lamppubisnes on nousukiitovaiheessa ja tämänpäivän paras on huomenna keskitasoa. Ostajaa rahastetaan armotta. Mutta niinhän se kehitys toimii. Hetken päästä tehokkaat ledit ovat arkipäivää ja hinnoissa ilmaa vähemmän.
Ainakaan tällä hetkellä (2009 loppukevät tilanne) ledeillä ei päästä parempaan hyötysuhteeseen kuin loistelampuilla eikä ne välttämättä ole edes niitä pitkäikäisempiä ilman tehokasta jäähdytystä. Ledien paras ominaisuus on se, että ne syttyvät välitttömästi täyteen kirkkauteen.
Minkä tehoinen LED-polttimo pitää valita että se on yhtä kirkas kun normaali polttimo ?
Tyypillinen 12V 20W MR16 halogeenipolttimo antaa ulos noin 200-250 lumenia valoa. Kun valitset LED-polttomon, niin kannatta tarkastaa sen lumen ulostulo, koska monetkaan LED-polttimot eivät pääse tähän lukemaan (2009 alun tilanne). Yleensä 1W tehoiset jäävät täsät kauaksi taakse ja 3W tehoisetkaan lämminsävyiset hyvin harvoin pääsevät samoihin lukemiin. Kylmäsävyiset 3W LED-polttimot parhaimmillaan lähentelevät 20W halogeenipolttimon valovoimaa.
Isommissa polttimoissa vertailukohdaksi voi ottaa, että 60 W hehkulamppu antaa valovirtaa valmistajasta riippuen noin 720-750 lm. Tämän saman valovirran saamiseen tarvitaan ainakin 12W LED-lamppu.
Kuinka kauan LED kestää ?
Ledin käyttöiäksi mainitaan usein 100.000 tunti, mutta se ei ole koko totuus. LED:in polttoikää ei voi suoraan verrata perinteisiin valonlähteisiin. Ledin valovirta alenee käyttöiän myötä 100 % - 1 %. Näin ollen tulisi polttoiän yhteydessä aina ilmoittaa myös valonalenema %. Tämä valon aleneman nopeus on riippuvainen puolijohde-elementin toimintalämpötilasta. LED:in käyttöikä voi olla esimerkiksi 50.000 tuntia - 30 % alenemalla joissain tietyissä olosuhteissa. Jos LED:iä käytetään kuumemmassa, niin LED himmenee nopeammin.
Mitä tulee ottaa huomioon LED-polttimon valinnassa ?
Markkinoilta löytyy monenlaisia Ledtuotteita ,niin Suomesta kuin ulkomailta.Tässä muutama neuvo mikäli mielit vaihtaa hehkulamppusi tai halogeenisi LED-versioon:
Jos myyjä vertaa LED-versiota halogeeniin, niin vaadi vähintään kuva vertailusta.Kuva ei saa olla muokattu tai ylivalottunut.
Älä osta LED-lamppua pelkästään sillä perusteella, että paljonko sille luvataan valovirtaa, vaan vaadi kuva miten LED-lamppu valaisee. Pitäisi käydä myös ilmi millainen on valokuvio. Monen LED-lampun valokuvio on taskulamppumainen.
Älä osta LED-lamppua sillä perusteella ,että se on varmaan hyvä, kun se on kallis.
Älä osta LED-lamppua jossa käytetään ns pienvirtalediä. Ledityyppi on tuttu saunaan myytävistä led-sarjoista. Kyseinen ledityyppi ei ole valaistukseen tarkoitettu.
Älä osta LED-lamppua yleisvalona olleen hehkulampun tilalle vain tarkistamalla että kanta on sama. Monet esimerkiksi E27-kannalla olevat LED-lamput ovat kohdevaloja.
Teknisesti edistyksellisimmät mallit eivät ole yleensä myynnissä halpatavarakaupassa edullisella hinnalla.
Toimivatko 12V LED polttimot aina hyvin 12Vhalogeenipolttimoiden paikalla valaisimissa ?
Nykyään on markkinoilla useilta valmistajilta MR16 mallisia 12V jännitteellä toimivia LED-pottimoita. Ne on selvästi tarkoitettu korvaamaan halogeenipolttimoita 12V jännitteellä toimiva polttimoita käyttävissä halogeenivalaisimissa.
Kun harkitset korvaavasi alkuperäisen halogeenipolttimon LED-pottimolla kannattaa huomioida onko valaisin ja LED-polttimo yhteensopivia.
Jos halogeenivalaisin käyttää perinteistä muuntajaa joka antaa ulos 50 Hz taajuista 12V vaihtojännitettä, niin silloin yleensä polttimon korvaaminen LED-pottimolla toimii ilman ongelmia.
Jos valaisin käyttää elektronista muuntajaa, niin tällaisissa tilanteissa kannatta harkita muutaman kerran, koska LED-pottimo ja valaisimen elektroninen muuntaja eivät välttämättä ole yhteensopivia toistensa kanssa. Monilla elektronisilla muuntajilla on tietty minimikuorma, jota pienemmillä kuormilla ne eivät toimi oikein (ei tule mitään ulos, väärä jännite, ulostulo vilkkuu jne.). LED-pottimot ottavat tyypillisesti paljon vähemmän tehoa kuin halogeenipottilmot, joten jos korvaat valaisimen kaikki polttimot LED-polttimoilla saatta hyvinkin käydä niin että niiden yhdessä ottama teho on pienempi kuin elektronisen muuntajan pienin sallittu kuormitus.
LED-pottimoita on toteutettu erilaisilla elektroniikkaratkaisuilla, ja läheskään kaikki eivät välttämättä toimi nätisti sen suurtaajuisen vaihtovirran (tyypillisesti parikymmentä kHz ja aaltomuoto kaukana siniaallosta) jota elektroniset muuntajat antavat ulos. Lisäksi LED-pottimon ottama virta voi olla hyvin epälineaarista, ja elektroninen muuntaja ei välttämättä tykkää tällaisesta kovasti normaalista polttimosta poikkeavasta kuormituksesta.
Sopivatko LED:it saunaan ?
Saunaan ledit eivät pääsääntöisesti oikein sovi. Ne vaan eivät kestä lämpöä tarpeeksi ollakseen näissä oloissa pitkäikäisiä. Nyt on jo olemassa LEDejä, jotka toimii paremmin saunassa. Saina kuuminpiin paikkoihin niitäkään ei kannata sijoittaa.
Lisää http://www.cariitti.com/page.php?page_id=12
Useitaledejä valaisinsysteemissä ?
Yleispätevää palikkamallia LED:in kytkemiseen ei mielestäni ole olemassa, koska muuttujia on liika. Tässä muutamia vinkkejä aiheeseen.
Yksinkertaisimmin voi kytkeä rinnan laittaen jokaiselle oma sarjavastus tai virranrajoituskytkentä. Vastuksen laskeminen on täkeä vaihe. Sen laskemiseksi oleellisia tietoja ovat ledin kynnysjännite ja virta, mille LED on suunniteltu. Lisäksi pitää tietää jännite, millä aiotaan pelata. Jos ohmin laki ei ole hallussa, niin etuvastuksen arvon voi laskea: http://ledcalc.com/. Toi rinnankytkentä on hyvä idea. Silloin systeemiin voi lisätä ledejä helposti myöhemmin maun mukaan. Tällaisessa rinnankytkentämallissa tarvitaan sopiva teholähde, joka jaksaa lykätä aika reippaasti virtaa jollain mukavan matalalla jännitteellä. Näin voidaan laittaa pienet etuvastukset ja systeemin hyötysuhde saadaan hyväksi. Vastuksen tilalla voi käyttää myös elektronista vakiovirtageneraattoria. Hakkuritekniikalla toteutetulla vakiovirtageneraattorilla voi syöttöjännite olla isompikin (generaatorikytkennän toimintarajoissa) hyötysuhteen kärsimättä.
LED-polttimoita voi laittaa sarjaan, mutta tällaisessa kytkennässä kannattaa huomioida, että yhden ledin tuhoutuessa voi koko ketju sammua jos sähkön kulku siinä katkeaa. Toisinkin voi käydä eli aina led ei hajoa "katkeamalla", ja tähänkin tilanteeseen tulee varautua.
1W ja 3W ledit ovatkin jo eri juttu jäähdytyksineen ja erilaisine kytkentöineen.
Tomi Engdahl <[email protected]>
Takaisin hakemistoon