Ne propunem să reducem consumul de energie electrică destinat iluminării unei camere de la 27kW (kiloWaţi) la 2,8kW pe lună – un consum aproape de 10 ori mai mic!

Soluţia este dată de înlocuirea becurilor incandescente cu cea mai eficientă sursă de iluminat: LED-urile. Cuvântul LED este prescurtare pentru Light Emitting Diodes, în română Diode Emiţătoare de Lumină. Necesitatea acestei schimbări se datorează ineficienţei becului clasic care este treptat retras de pe piaţă. În România, procesul de retragere a demarat în 2009 cu becurile de 100W (waţi) şi continuă de la 1 septembrie 2010 cu becurile incandescente de 75 de waţi.

La fel cum eficienţa unui automobil se se măsoară în kilometri parcurşi cu un litru de combustibil (sau câţi litri sunt consumaţi la suta de kilometri), eficienţa corpurilor de iluminat se măsoară în lumeni pe watt: cantitatea de lumină produsă pentru fiecare watt de electricitate consumat. Mai mulţi lumeni pe watt înseamnă mai multă lumină pentru aceeaşi bani.

Grafic eficienţă corpuri iluminat

Deoarece tehnologia LED a avansat foarte mult în ultimii ani, odată cu apariţia ultimei generaţii de LED-uri de mare putere s-a reuşit stabilirea maximului de la anteriorul 60, la 150 de lumeni pe watt – cea mai înaltă valoare din toate sursele de lumină albă. Din acest motiv, valoarea minimă de 20 de lumeni pe watt este una anterioară acestui studiu; în prezent cea mai mică intensitate luminoasă dată de un LED depăşeşte această valoare.

LED-urile de putere mare reprezintă vârful de lance al industriei LED, pe baza lor urmând să se contruiască corpurile de iluminat ale viitorului. Sunt mult mai longevive decât alte surse de iluminat, mai economice decât becurile „economice”, au dimensiunile cele mai mici şi nu sunt deloc fragile.

led

Folosim în proiect 7 LED-uri de mare putere care iluminează la fel ca 2 becuri incandescente de 75W, fiecare montaj însumând 1600lm (lumeni). În timp ce becurile incandescente consumă împreună 150W·h (Waţi oră), cele 7 LED-uri consumă doar 16W·h.

Calculul energiei consumate lunar se face în funcţie de puterea becurilor, numărul lor şi numărul orelor de funcţionare. Pentru simplitate, considerăm iluminatul unei singure încăperi cu o lumină de aceeaşi intensitate fie că folosim 2 becuri incandescente de 75W fiecare, fie 7 LED-uri de putere aproximativă 2,3W fiecare. (Puterea LED-urilor variază între 1 şi 3 Waţi în funcţie de intensitatea curentului care alimentează circuitul; aceste detalii tehnice urmează mai jos.)

Considerăm durata de funcţionare egală cu 6 ore în fiecare zi, în total 180 de ore pe lună. Înmulţind numărul becurilor cu puterea consumată de fiecare pe oră şi cu numărul total de ore, obţinem 27kW consumaţi de becurile incandescente şi 2,8kW consumaţi de montajul cu LED-uri pe lună. Asta în condiţiile în care intensitatea luminii rezultate este aceeaşi.

Montură LED-uri

Cele 7 LED-uri sunt legate în serie şi alimentate la curent continuu de 25V (Volţi), o sursă alternativă de energie puând fi 2 baterii de 12V (alea pătrăţoase folosite la microfoanele fără fir). Fiecare LED este montat pe un radiator pentru disiparea căldurii. Acesta este un pas necesar; în exemplul nostru am folosit un model de radiator mult mai mare decât trebuia. De aici şi costul final al investiţiei: 250 lei plus câteva ore de lucru cu radiatoarele.

Calculul amortizării investiţiei nu prezintă interes deoarece pentru alimentarea cu curent vom folosi surse alternative de energie, cum ar fi panourile electrice (mai pe larg într-un proiect viitor). Acest calcul va trebui să ţină cont de durata vieţii unui bec incandescent (aprox. 1000 de ore) faţă de cea a unui LED (50000 de ore), raportat la preţurile lor.

LED-urile sunt componente care depind de intensitatea curentului, nu de voltaj. La un voltaj fix un LED de putere mare poate consuma 400mA (miliAmperi) la pornire şi peste 1000mA după un timp de funcţionare. LED-urile îşi cresc curentul de funcţionare pe masură ce se încălzesc. Un LED solicitat la maxim produce mult mai multă căldură care trebuie disipată eficient. Nelimitarea curentului sau lipsa unei răciri adecvate va distruge LED-ul.

Un LED pe un radiator mare

Pentru a putea disipa eficient căldura, o dimensiune a radiatorului de 10cm² (centimetri pătraţi) este suficientă. Asta nu înseamnă că fiecare LED trebuie pus pe un radiator separat; am optat pentru opţiunea asta pentru că am dorit împrăştierea LED-urilor prin cameră. Un alt ansamblu ar putea conţine toate LED-urile la un loc, cu condiţia ca radiatorul să fie suficient de mare. La instalare este recomandată folosirea de pastă sau adeziv termoconductor.

Radiatoare asemănătoare celor de aluminiu folosite în acest proiect se găsesc în comerţ în nenumărate variante de specificaţii, forme, dimensiuni, etc. LED-urile folosite fac parte din seria XR-E de la producătorul american Cree.

Date tehnice:

  • Categoria produsului: LED-uri de putere, instalare uşoară
  • Culoare: alb
  • Temperatura de culoare (medie): 6500 k
  • Temperatura de culoare (interval): 5000-10000 k
  • Flux luminos (mediu): 100 lm
  • Flux luminos (interval): 100-215 lm
  • Eficienţă luminoasă: 90 lm/W
  • Unghi de vedere: 90°
  • Tensiune recomandată: 3,3 V
  • Tensiune alimentare (interval): 3,3-3,9 min-max V
  • Curent recomandat: 350 mA
  • Curent (interval): 350-1000 mA
  • Consum (mediu): 1,16 W
  • Consum aproximativ: 1 W la 350mA, 3 W la 1000mA
  • Tipul de lentilă: claritatea apei (lumină difuză)
  • Temperatura de funcţionare: -40…+85 °C
  • Temperatura de stocare: -40…+100 °C
  • Durata de viaţă: 50000 ore
  • Dimensiuni: conector star, 20mm diametru
  • Greutate: 2,292 g

Iluminare cameră cu LED-uri

BIBLIOGRAFIE:
Wavetrex Photo Gallery
Yukio Narukawa, Masatsugu Ichikawa, Daisuke Sanga, Masahiko Sano and Takashi Mukai – White light emitting diodes with super-high luminous efficacy
Madison Gas and Electric – Lighting Efficiency Comparison
LED lamp on Wikipedia