LED argiztapenaren argi-ilunak
XIX.mendeaz geroztik argi egin digun goritasun-lanpara desagertzear da. Izan ere, argi egiten baino energia gehiago kontsumitzen du beroa ematen.
Hori ordezkatzen lehena kontsumo txikiko argi fluoreszente konpaktua izan da baina horrek ere bere arazoak ditu, batez ere merkurio kutsagarria daukala, batetik, eta ematen duen argiaren kolorea batzuetan ez dela oso atsegina bestetik.
Azkeneko berrikuntza LED argiztapena da. LED argiek badituzte urte batzuk baina seinalatzeko erabili izan dira batez ere, tresna elektronikoetan, trafikoko seinaleetan, eta ez argiztapenean.
Azken urteotan, ordea, LED lanparak, besteak beste ohiko goritasun-lanparek bezalaxe bonbilla-ipurdi hariduna dutenak, asko zabaldu dira etxebizitzetan, bulegoetan eta dendetan.
Zenbait ikuspegitatik LED lanparek oso teknologia egokia dute baina badituzte beren alde txarrak ere. Ikus dezagun nola funtzionatzen duten.
LED lanparen funtzionamendua
LED lanparek egoera solidoaren teknologia erabiltzen dute, hau da, goritasun-lanparek hutsa egina duen ontzi batetik edo lanpara fluoreszenteek gas batez betea dagoen batetik argia igortzen duten bezala, LED lanparek material solido batetik igortzen dute argia. Material solido hori erdieroale bat izaten da, eta argia sortzen da, elektroiak material erdieroale horretan mugitzen direnean.
Bi erdieroale mota daude: N eta P. N deritze korronte elektrikoa elektroi-kontzentrazio handiaren bidez eroaten duten materialei eta P "hutsuneen", hau, da, materialak bere egituran duen elektroi-eskasiaren eraginez, korronte elektrikoa eroaten dutenei. Material erdieroale bat (silizioa) elementu kimiko egokiz dopatuz P edo N motako bihurtzea lortzen da.
Silizio-bloke batean alde bat P baldin bada eta bestea N, sortzen den P/N junturan korronte elektrikoa igarotzen da norantza batean baina ez bestean. Multzoa diodo bat da. LEDak diodoak dira baina, daukaten erdieroalearen ezaugarriengatik, korronte elektrikoa eroaten dutenean argia igortzen dutenak.
LED, hain zuzen, ingelesezko Light-Emitting Diode terminoaren akronimoa da. Berez diodo bakar batek ez du argi askorik igortzen baina hainbat elkarrekin jartzen direnenan, argiztapenerako adinako argi igortzen duten lanparak eratzen dira. Gaur egun salgai aurkitzen ditugu 60W-eko goritasun-lanpara baten argia ematen duten LED lanparak, askoz potentzia txikiagoarekin, 8 W-ekin esate baterako
LED lanparen abantailak
Lehenik eta behin ez dute erre daitekeen harizpirik, beraz, oso iraupen luzekoak dira baina abantaila nagusia efizientzia handia da. Oso berotasun gutxi igortzen dute. Goritasun lanparen aldean watt bakoitzeko lumen gehiago igortzen dituzte.
Oraintsu arte, LEDak garestiegiak ziren argiztapenean erabiltzeko, erdieroaleak garestiak zirelako, baina haiek 2000. urtetik hona izugarri merkatu direnez, asko hedatu dira.
Lanpara bera erostekoan argi bera ematen duen goritasunezkoa baino garestiagoa gertatzen da baina kontsumoa eta iraupena kontuan izanez gero, epe luzera merkeago irteten da.
LED lanparen ezaugarriak
Bonbillak erosi izan ditugunean zenbat wattekoak ziren izaten genuen kontuan, horrek adierazten zigulako zenbateko argitasuna emango zuten. LEDak erosten ditugunean, ordea, beste era batera pentsatu behar dugu.
Potentziak ez digu jada lanpararen distiraren berri ematen; kontsumoaren berri soilik ematen digu. Benetan kontuan izan behar duguna da zenbat lumen ematen dituen lanparak. Lumena argi-fluxuaren unitatea da, giza begiak antzeman dezakeen argitasunaren neurria ematen diguna.
Ondo taulak goritasun lanparen eta LEDen arteko konparazioa ematen digu potentziaren eta distiraren aldetik.
Kontuan izan beharreko beste ezaugarri bat kolorea da. Goritasunezko lanparek kolore bero horixkako argia ematen digute baina LEDak hainbat koloretako argia eman dezakete, moretik gorrira bitartekoak eta hainbat motatako zuriak eta horiak. Merkatuan aurkituko ditugun zurien artean bi motatakoak bereizten dira: zuri beroa eta zuri distiratsua. Zuri beroa goritasunezko lanparek ematen dutenaren antzekoa da eta zuri distiratsua, berriz, dendetako argiztapenetan ikusi ohi dugunaren tankerakoa.
Argiaren kolorea, argiaren tenperatura esaten zaiona, kelvinetan (K) neurtzen da. Zenbat eta kelvin gutxiago orduan eta horiagoa izango da argia. Goritasunezko lanparetan 2.700 - 3.500 K-koa izaten da argiaren tenperatura.
Kolorearen kontu honek badu beste alderdi ezezagunago bat: erreprodukzio kromatikoa. Izen hori ematen zaio argiztapenak objektuen kolorearen pertzepzioan duen eraginari. Eragin hori argi-iturriaren araberakoa da eta erreprodukzio kromatikoaren indizearen (EKI) bidez neurtzen da. Neurri horrek izan dezakeen baliorik handiena 100 da. Kolorea hautemateak garrantzia duen lekuetan indize horrek ahalik eta baliorik handiena izatea komeni da. Ondoko taulak ematen dizkigu argi-iturri batzuen balioak.
LED lanparen formak, neurriak eta barne-egiturak
Lanparak izendatzeko kodearen formatua letra-zenbakia-letra da. Lehenbiziko letrak forma adierazten du eta zenbakiak diametro handiena milimetrotan. Azken letra hautazkoa da eta luzera adierazten du.
Esate baterako, etxeetako ohiko bonbilla-ipurdiaren kodea E27 da. E letrak Edison hariztatua esan nahi du eta 27k milimetro horiek dituela ipurdiak.
Hona formen eta pin kopuruen kodeak:
Lanpararen barruan zenbait LED daude, demagun 22.
Bakoitza diodo bat da. Sare elektrikoan korronte alternoa dugu, 240 V-ekoa, esate baterako. Korronte hori ezin zaie aplikatu diodoei. Korronte zuzena behar da, eta askoz tentsio txikiagokoa. Korronte alternoa korronte zuzena bihurtzeko eta tentsioa jaisteko zirkuitu elektroniko bat dago lanpararen barruan, "driver" bat. Gainera, zirkuituak gai izan behar du LEDak zeharkatzen dituen intentsitatea erregulatzeko.
Argiaren angelua
Goritasun lanparek norabide guztietan barreiatzen dute argia.
Argi-iturri bakoitzak bere barreiatze angelua du, eta argiztapen bakoitzak angelu egoki bat eskatzen du, beraz, garrantzitsua da argitu beharreko lekuaren arabera argi-iturri egokia aukeratzea. Lumen berberak ematen dituzten argi-iturriek argi-sortaren intentsitate desberdina ematen dute sortaren angeluaren arabera. Zenbat eta angelu zabalagoa orduan eta argi-sortaren intentsitatea txikiagoa eta sortaren erdialdea ez da hain urruti iritsiko.
Lantegietako sabai altuagoetan ohikoak dira 36 graduko lanparak.
Erakusleihoetan oso produktu jakinak argiztatu nahi direnean, bitxitegietan adibidez, 4 graduko angelukoak erabiltzen dira.
Kanpoko LED argiztapena
Hori ordezkatzen lehena kontsumo txikiko argi fluoreszente konpaktua izan da baina horrek ere bere arazoak ditu, batez ere merkurio kutsagarria daukala, batetik, eta ematen duen argiaren kolorea batzuetan ez dela oso atsegina bestetik.
Zenbait ikuspegitatik LED lanparek oso teknologia egokia dute baina badituzte beren alde txarrak ere. Ikus dezagun nola funtzionatzen duten.
LED lanparen funtzionamendua
LED lanparek egoera solidoaren teknologia erabiltzen dute, hau da, goritasun-lanparek hutsa egina duen ontzi batetik edo lanpara fluoreszenteek gas batez betea dagoen batetik argia igortzen duten bezala, LED lanparek material solido batetik igortzen dute argia. Material solido hori erdieroale bat izaten da, eta argia sortzen da, elektroiak material erdieroale horretan mugitzen direnean.
Bi erdieroale mota daude: N eta P. N deritze korronte elektrikoa elektroi-kontzentrazio handiaren bidez eroaten duten materialei eta P "hutsuneen", hau, da, materialak bere egituran duen elektroi-eskasiaren eraginez, korronte elektrikoa eroaten dutenei. Material erdieroale bat (silizioa) elementu kimiko egokiz dopatuz P edo N motako bihurtzea lortzen da.
Silizio-bloke batean alde bat P baldin bada eta bestea N, sortzen den P/N junturan korronte elektrikoa igarotzen da norantza batean baina ez bestean. Multzoa diodo bat da. LEDak diodoak dira baina, daukaten erdieroalearen ezaugarriengatik, korronte elektrikoa eroaten dutenean argia igortzen dutenak.
LED, hain zuzen, ingelesezko Light-Emitting Diode terminoaren akronimoa da. Berez diodo bakar batek ez du argi askorik igortzen baina hainbat elkarrekin jartzen direnenan, argiztapenerako adinako argi igortzen duten lanparak eratzen dira. Gaur egun salgai aurkitzen ditugu 60W-eko goritasun-lanpara baten argia ematen duten LED lanparak, askoz potentzia txikiagoarekin, 8 W-ekin esate baterako
LED lanparen abantailak
Lehenik eta behin ez dute erre daitekeen harizpirik, beraz, oso iraupen luzekoak dira baina abantaila nagusia efizientzia handia da. Oso berotasun gutxi igortzen dute. Goritasun lanparen aldean watt bakoitzeko lumen gehiago igortzen dituzte.
Oraintsu arte, LEDak garestiegiak ziren argiztapenean erabiltzeko, erdieroaleak garestiak zirelako, baina haiek 2000. urtetik hona izugarri merkatu direnez, asko hedatu dira.
Lanpara bera erostekoan argi bera ematen duen goritasunezkoa baino garestiagoa gertatzen da baina kontsumoa eta iraupena kontuan izanez gero, epe luzera merkeago irteten da.
LED lanparen ezaugarriak
Bonbillak erosi izan ditugunean zenbat wattekoak ziren izaten genuen kontuan, horrek adierazten zigulako zenbateko argitasuna emango zuten. LEDak erosten ditugunean, ordea, beste era batera pentsatu behar dugu.
Potentziak ez digu jada lanpararen distiraren berri ematen; kontsumoaren berri soilik ematen digu. Benetan kontuan izan behar duguna da zenbat lumen ematen dituen lanparak. Lumena argi-fluxuaren unitatea da, giza begiak antzeman dezakeen argitasunaren neurria ematen diguna.
Ondo taulak goritasun lanparen eta LEDen arteko konparazioa ematen digu potentziaren eta distiraren aldetik.
| Lumenak | Goritasunezkoa | LEDa |
| 2.600 | 150 W | 25 - 28 W |
| 1.600 | 100 W | 16 - 20 W |
| 1.100 | 75 W | 9 - 13 W |
| 800 | 60 W | 8 - 12 W |
| 450 | 40 W | 6 - 9 W |
Kontuan izan beharreko beste ezaugarri bat kolorea da. Goritasunezko lanparek kolore bero horixkako argia ematen digute baina LEDak hainbat koloretako argia eman dezakete, moretik gorrira bitartekoak eta hainbat motatako zuriak eta horiak. Merkatuan aurkituko ditugun zurien artean bi motatakoak bereizten dira: zuri beroa eta zuri distiratsua. Zuri beroa goritasunezko lanparek ematen dutenaren antzekoa da eta zuri distiratsua, berriz, dendetako argiztapenetan ikusi ohi dugunaren tankerakoa.
Argiaren kolorea, argiaren tenperatura esaten zaiona, kelvinetan (K) neurtzen da. Zenbat eta kelvin gutxiago orduan eta horiagoa izango da argia. Goritasunezko lanparetan 2.700 - 3.500 K-koa izaten da argiaren tenperatura.
Kolorearen kontu honek badu beste alderdi ezezagunago bat: erreprodukzio kromatikoa. Izen hori ematen zaio argiztapenak objektuen kolorearen pertzepzioan duen eraginari. Eragin hori argi-iturriaren araberakoa da eta erreprodukzio kromatikoaren indizearen (EKI) bidez neurtzen da. Neurri horrek izan dezakeen baliorik handiena 100 da. Kolorea hautemateak garrantzia duen lekuetan indize horrek ahalik eta baliorik handiena izatea komeni da. Ondoko taulak ematen dizkigu argi-iturri batzuen balioak.
| Lanpara mota | EKI |
|---|---|
| LED | 80-95 |
| Goritasunezkoa | 100 |
| Halogenoa | 100 |
| Fluoreszente konpaktoa | 15-85 |
LED lanparen formak, neurriak eta barne-egiturak
Lanparak izendatzeko kodearen formatua letra-zenbakia-letra da. Lehenbiziko letrak forma adierazten du eta zenbakiak diametro handiena milimetrotan. Azken letra hautazkoa da eta luzera adierazten du.
Adibidez, etxeko betiko bonbillaren kodea A60 da.
Hainbat motatakoa izan daitekeen beste atal bat bonbilla-ipurdia da. Atal horren kodeak ere letra-zenbakia-letra formatua du. Lehenbiziko letrak ipurdiaren forma adierazten du, zenbakiak haren zabalera edo pinen arteko tartea milimetrotan eta bigarren letrak lanpararen pin edo kontaktu kopurua.
Esate baterako, etxeetako ohiko bonbilla-ipurdiaren kodea E27 da. E letrak Edison hariztatua esan nahi du eta 27k milimetro horiek dituela ipurdiak.
Hona formen eta pin kopuruen kodeak:
- B Baioneta
- E Edison hariztatua
- F Pin bakarra
- G Hainbat pin
- K Kable bidezko konexioa
- s Pin bakarra
- d Bi pin
- t Hiru pin
- q Lau pin
Bakoitza diodo bat da. Sare elektrikoan korronte alternoa dugu, 240 V-ekoa, esate baterako. Korronte hori ezin zaie aplikatu diodoei. Korronte zuzena behar da, eta askoz tentsio txikiagokoa. Korronte alternoa korronte zuzena bihurtzeko eta tentsioa jaisteko zirkuitu elektroniko bat dago lanpararen barruan, "driver" bat. Gainera, zirkuituak gai izan behar du LEDak zeharkatzen dituen intentsitatea erregulatzeko.
Argiaren angelua
Goritasun lanparek norabide guztietan barreiatzen dute argia.
Angelu estuko LED lanparak azalera txikiak, zehatzak, argiztatzeko dira egokiak eta angelu zabalekoak azalera handiagoak argiztatzeko.
Etxebizitzetako sabai gehienetarako (2,4 - 2,7 m) egokiak izaten dira 60 graduko edo gehiagoko lanparak. Sabaiaren altuera 2,7 m baino handiagoa denean, hobe 45 gradu baino estuagokoak erabiltzea eta argi-puntu gehiago jartzea. Lurraren azalera osoan argitasun berbera izan nahi bada, ondoz ondoko lanparen sortak gainjartzea komeni da.
Etxebizitzetako sabai gehienetarako (2,4 - 2,7 m) egokiak izaten dira 60 graduko edo gehiagoko lanparak. Sabaiaren altuera 2,7 m baino handiagoa denean, hobe 45 gradu baino estuagokoak erabiltzea eta argi-puntu gehiago jartzea. Lurraren azalera osoan argitasun berbera izan nahi bada, ondoz ondoko lanparen sortak gainjartzea komeni da.
Lantegietako sabai altuagoetan ohikoak dira 36 graduko lanparak.
 |
| 4 graduko lanpara |
LED argiztapena oso erabilgarria da kale, errepide eta kanpoko espazioetan oro har.
Kaleen LED argiztapenean hainbat LED biltzen dituzten luminariak erabiltzen dira. Bertan egoten dira, lanparez gain, zirkuituak eta multzoa hozteko sistema, guztia afrontuaren aurka zigilaturik.
Gailu horietan sortzen den beroa kanporatzeak garrantzi handia du, LEDen argitasuna ahuldu ez dadin denborarekin.
 |
| LED luminaria hozteko sistema |
Lanparen driver-a izaten da bero-iturri nagusia. Horregatik, badira driver batzuk luminariatik kanpora jartzen direnak.
LED argiztapena eta potentzia-faktorea
 |
| Kanpoko driver-a |
LED argiztapena eta potentzia-faktorea
Korronte alternoa erabiltzen denean, gauza bat da kargak (motorrak, lanparak edo dena delakoak) probetxuz (lan mekanikoa egiteko, beroa emateko, etab.) hartzen duen potentzia aktiboa (P) eta beste bat hori lortzeko sareak (kableek, transformadoreek, alternadoreek) jasan behar duten itxurazko potentzia (S). Karga erresistentzia hutsa denean, esate baterako goritasun-lanpara bat, bi potentzia horiek berdinak dira. Beste kasu guztietan itxurazko potentzia, kilovoltamperetan kVA neurtzen eta kabea irakurtzen dena, kilowatt-etan (kW) neurtzen den potentzia aktiboa baino handiagoa da.
Sareko tentsioa, kasu ideal batean, sinusoidala da. Orduan, karga, erresistentzia hutsa izan beharrean, inuktiboa baldin bada, adibidez motor bat edo argi fluoreszente bat bere erreaktantziarekin, sareko tentsioaren eta intentsitaren artean desfase bat izaten da, intentsitatea tentsioarekiko atzeratu egiten da.
Q bektorea potentzia erreaktiboa deitzen zaionari dagokio eta kabea erreaktibotan (kVAR) neurtzen da. Itxurazko potentzia adierazten duen bektorearen eta potentzia aktiboari dagokionaren arteko Φ angeluak 0 gradu balio du karga erresistibo hutsa denean, eta karga partez erresistiboa eta partez induktiboa baldin bada, berriz 0 eta 90 gradu arteko angelu bat. Zenbat eta induktiboagoa izan karga orduan eta atzerapen handiagoa eragingo dio intentsitateari tentsioarekiko eta gehiago kargatuko du sarea, kargak
emaitza bera lortzeko. Horregatik, konpainia elektrikoek instalazio industrialetan bi kontadore jartzen dituzte bata energia aktiboa neurtzen duena eta bestea energia erreaktiboa neurtzen duena. cos Φ <0,95 baldin bada penalizazio-tarifa aplikatzen zaio abonatuari.
Karga induktiboak korrontea tentsioarekiko atzeratzen duen bezala, karga kapazitiboek, kondentsadoreek, aurreratu egiten dute. Horregatik, penalizazioa arintzeko modua instalazioan kondentsadoreak jartzea izaten da.
Orain arte suposatu dugu sareko tentsioa sinusoidal hutsa dela, baina LED argiztapeneko instalazioetan ez da hala. Ikus dezagun zergatik.
Gorago esaten aritu garenaren arabera, LED lanparak erabiltzeko arrazoi nagusia energia aurreztea da. Alabaina, LED argiztapenean korronte alternoa korronte zuzena bihurtzeko erabiltzen diren zirkuituek sarean tentsioaren distortsioa eragiten dute eta horrek energia galera eragiten du.
Uhin distortsionatu horiek ez dira sinusoidalak baina bai periodikoak. Edozein uhin periodiko deskonposa daiteke zenbait uhin sinusoidal batzuetan, haien maiztasunak izanik uhin nagusiaren maiztasunaren anizkoitzak. Uhin horiei harmonikoak esaten zaie.
Distortsioa gertatzen denean potentzia-faktorea orotara desfaseari dagokion potentzia-galerari distortsioari zor zaiona gehitzen zaio.
Bestela esanda, cos Φ-ren balioak funtsezko uhinari dagokion galera soilik adsierazten du. Horregatik, bada arau bat IEC 1000-3 izenekoa, sareko tentsioaren kalitatea bermatzeko helburua duena.
IEC 1000-3 arauak bi atal ditu. Horietako batek, IEC 1000-3-2 izenekoak, kargak sareari eskatzen dion korrontearen harmonikoei muga ezartzen die. Harmoniko horiek transmisio lineetan energia galtzea eta haiek berotzea eragiten dute eta sare trifasikoetan, gainera, neutroa esaten zaion laugarren eroalean korrontea handitzen da, eta eroale horrek ez du izaten hain intentsitate handiak eroateko sekziorik.
IEC 1000-3-2 arauak korronte harmonikoen muga balio absolutuetan edo funtsezko korrontearen ehunekotan ezartzen du.
Etxe bateko LED argiztapenak ez du aintzakotzat hartzeko eraginik baina LEDen erabilera hedatzen ari denez etxebizitzetan nahiz merkataritzan, bulegoetan eta industrian, eta kale eta errepideetan ere LED argiztapena gero eta gehiago erabiltzen denez, kontuan izatekoa da harmonikoen arazo hau.
Karga induktiboak korrontea tentsioarekiko atzeratzen duen bezala, karga kapazitiboek, kondentsadoreek, aurreratu egiten dute. Horregatik, penalizazioa arintzeko modua instalazioan kondentsadoreak jartzea izaten da.
Orain arte suposatu dugu sareko tentsioa sinusoidal hutsa dela, baina LED argiztapeneko instalazioetan ez da hala. Ikus dezagun zergatik.
Gorago esaten aritu garenaren arabera, LED lanparak erabiltzeko arrazoi nagusia energia aurreztea da. Alabaina, LED argiztapenean korronte alternoa korronte zuzena bihurtzeko erabiltzen diren zirkuituek sarean tentsioaren distortsioa eragiten dute eta horrek energia galera eragiten du.
Uhin distortsionatu horiek ez dira sinusoidalak baina bai periodikoak. Edozein uhin periodiko deskonposa daiteke zenbait uhin sinusoidal batzuetan, haien maiztasunak izanik uhin nagusiaren maiztasunaren anizkoitzak. Uhin horiei harmonikoak esaten zaie.
Distortsioa gertatzen denean potentzia-faktorea orotara desfaseari dagokion potentzia-galerari distortsioari zor zaiona gehitzen zaio.
Bestela esanda, cos Φ-ren balioak funtsezko uhinari dagokion galera soilik adsierazten du. Horregatik, bada arau bat IEC 1000-3 izenekoa, sareko tentsioaren kalitatea bermatzeko helburua duena.
IEC 1000-3 arauak bi atal ditu. Horietako batek, IEC 1000-3-2 izenekoak, kargak sareari eskatzen dion korrontearen harmonikoei muga ezartzen die. Harmoniko horiek transmisio lineetan energia galtzea eta haiek berotzea eragiten dute eta sare trifasikoetan, gainera, neutroa esaten zaion laugarren eroalean korrontea handitzen da, eta eroale horrek ez du izaten hain intentsitate handiak eroateko sekziorik.
IEC 1000-3-2 arauak korronte harmonikoen muga balio absolutuetan edo funtsezko korrontearen ehunekotan ezartzen du.
Etxe bateko LED argiztapenak ez du aintzakotzat hartzeko eraginik baina LEDen erabilera hedatzen ari denez etxebizitzetan nahiz merkataritzan, bulegoetan eta industrian, eta kale eta errepideetan ere LED argiztapena gero eta gehiago erabiltzen denez, kontuan izatekoa da harmonikoen arazo hau.
Comments
Post a Comment