LED Esaslı Aydınlatma Armatürlerinin Performans Değerlendirme Kılavuzu Yazı Dizisi-2

LED Esaslı Aydınlatma Armatürlerinin
Performans Değerlendirme Kılavuzu

Yazı Dizisi-2

3. Ömür ile İlgili Hususlar

3.1 Genel Bakış

Bir LED esaslı aydınlatma armatürünün ‘kademeli’ ve ‘ani’ ışık akı çıkışının bozulmasıyla ilgili olarak dikkate alınacak iki önemli ömür performans verisi vardır.

Işık akısının kademeli bozulması, bir aydınlatma armatüründeki ışık kaynağının lümen değerinin korunmasıyla ilgilidir. Aydınlatma armatüründeki ışık kaynaklarının başlangıç ışık akı değerinin ne kadarının belli bir süre korunduğunu açıklar. Işık akısının kademeli bozulması, daha az ışık veren eskimiş LED’ler ile hiç ışık vermeyen eskimiş LED’lerin bir kombinasyonu olabilir.

Not: Şu anda ek optik unsurların zayıflamasının değerlendirilmesine yönelik herhangi bir standart mevcut değildir.

Işık akısının ani bozulması, LED esaslı aydınlatma armatürünün, sistemin (veya sistemdeki önemli bir bileşenin) bozulması nedeniyle hiç ışık vermediği durumu açıklar.

Şekil 2 – IEC faydalı ömür birimi

Işık akısının hem ‘kademeli’ hem ‘ani’ bozulmaları, LED esaslı aydınlatma armatürlerine ilişkin IEC ömür birimlerinde açıklanmaktadır. IEC, pazarda iletişim için standart terimler uygulanmasını önermektedir: ‘Ortalama Faydalı Ömür’ ve ilgili ‘Ani Bozulma Değeri’.

LED esaslı aydınlatma armatürlerinin ortalama faydalı ömrü çok uzun olabileceği için, faydalı ömür performans değerlerinin ölçümlerden daha fazla tahminler olduklarını anlamak önemlidir. İmalatçılar için, yeni ürünlerin piyasaya sürülmesinden sözgelimi 50.000 saat önce faydalı ömür değerlerini ölçmek mümkün değildir. Bunun yerine, imalatçılar daha kısa değerlendirme süreleri kullanarak, belirlenen tahmin yöntemleri ile istenen değerini hesaplamaktadır.

Not: LED esaslı ürünler için hızlandırılmış ömür değerlendirmelerine ilişkin yöntemler şu anda mevcut değildir.

IEC performans standartları, bugün, LED esaslı ürünler için ömür birimlerini açıklar ama bu açıklama ömür birimlerinin parametresinin nasıl ölçüleceğini/hesaplanacağını kapsamaz. Sonuç olarak, ömür tahminlerinin kalitesi ciddi farklar ile değişkenlik göstermektedir ve bu konuda elmayla armudun karşılaştırılması riski çok yüksektir.

Bazı üreticiler, Ortalama Faydalı Ömrü ve ilgili Ani Bozulma Değerini geçmişteki tasarım verilerine ve bilgilerine, bileşen düzeyi testine ve termal tasarıma dayalı olarak hesaplayacaklardır.
Ömür verileri, normalde, belli bir ortam sıcaklığı (tq), yanma saati ve ilgili anahtarlama döngüleri sayısı ile birlikte belirtilir.

3.2 Işık Akısının ve Verimliliğinin Kademeli Bozulması – Faydalı Ömür ve Ortalama Faydalı Ömür

Zaman içinde belli bir noktada bir LED esaslı aydınlatma armatürlerinin bir kısmının kademeli ışık çıkışı zayıflaması Faydalı Ömür olarak adlandırılır ve genel olarak LxBy olarak ifade edilir. Bir kısmının ışık çıkışı bozulması sadece çalışan LED esaslı aydınlatma armatürlerini içerir; çalışmayan ürünler hariç tutulur.

Faydalı Ömür, (x) lümen bakım faktörünü göz önüne almaksızın (y) LED temelli aydınlatma armatürlerinin belirli bir oranda yaşlanmasını ifade eder. Işık çıkışı gerekli ışık akısından daha düşükse (x) bakım faktörü düşük demektir, çünkü hala çalışıyor olmalarına karşın daha az ışık üretirler.

IEC imalatçıların ömür verilerini şüpheye yer bırakmaksızın karşılaştırmak amacıyla, Ortalama Faydalı Ömür (L_x) ifadesini kullandılar. Ortalama Faydalı Ömür, bir LED esaslı aydınlatma armatürler topluluğunun %50’sinin (B₅₀) akı olarak bozulma süresidir. Ortalama Faydalı Ömür genellikle Lx olarak, B₅₀ bildirimi olmadan ifade edilir.

Örneğin: Ortalama Faydalı Ömür L₉₀, aynı tipte bir çalışan LED esaslı aydınlatma armatürler bir kısmının %50’sinin (B₅₀) hala çalıştığı, fakat başlangıç ışık akılarının %90’ının (L₉₀) altına düştüğü zaman aralığı olarak anlaşılır.

Ortalama (B₅₀) değerinin yanı sıra, B₁₀ ve hatta B₀ beyan değerli ürünler için bile görünür bir talep mevcuttur. B_y’nin bir tanımlanmış performans karakteristiği olmasına karşın, IEC 62722-2-1 standardı bu parametrenin nasıl doğrulanması veya uygulanması gerektiği konusunda herhangi bir teknik açıklama içermemektedir.

Ayrıca aydınlatma uygulaması tasarım standartları, bir B_y faktörünün nasıl hesaba katılması gerektiği konusunda hiçbir yönlendirici bilgi vermemektedir. Bunun tam olarak ne anlama geldiğine ilişkin daha ayrıntılı bir teknik değerlendirmeye ihtiyaç duyulmaktadır.

Ürünlerin bir dağılımı etrafında, beyan performans değerinin yukarısında bir oranın ve aşağısında bir oranın olacağı tahmin edilebilir. Aşağıdaki grafikte, bir L₉₀beyan değerli ürüne ait normal dağılıma ilişkin bir örnek verilmekte ve bir B₁₀ veya B₅₀ değerinin farkı gösterilmektedir.

Şekil 3- Bir L₉₀ beyan değerli ürünün normal dağılımına örnek

LED esaslı aydınlatma armatürlerinden elde edilen ürün verilerine ilişkin olarak LightingEurope’daki çeşitli imalatçılardan elde edilen ayrıntılı analiz, 100.000 saate kadar tesisat ömrü tahmin edilirken, B₁₀ ile B₅₀ arasındaki akı zayıflaması bakımından farkın yaklaşık %1 olduğunu göstermektedir.

Bu, 100.000 saatte L₉₀ örneği bakımından, 10.000 lümenlik bir başlangıç ışık akısının B₅₀ durumunda 9.000 lümen olacağı anlamına gelmektedir. Eğer aynı aydınlatma armatürü B₁₀ beyan değerine sahip ise, buna karşılık gelen değer 8910 lümen olacaktır. Hem LED hem geleneksel ışık kaynaklarının beyan ışık çıkış verilerinin genel olarak %10'lu’ bir toleransa tabi oldukları düşünüldüğünde, pratikteki bu farkın göz ardı edilebilir olduğu düşünülebilir.

Şekil 4 – Bir LED esaslı aydınlatma armatürüne ilişkin bir örneğin ürün veri analizi

B₁₀ ve B₅₀ birbirlerine bu kadar yakın oldukları için, değer kaybı nedeniyle fark düşüktür ve ortalama (B₅₀) değeri, yeterli bir doğruluk değeriyle, tahmin edilen ömürde (bu örnekte 100.000 saat) bazı ürünlerin lümen değer kaybı davranışını ifade eder. B₅₀ için ölçüm işlemi standartlaştırılmıştır ve diğer B_y’den çok daha yaygın kabul görmektedir. Bu nedenle, imalatçılar arasında doğruluk ve tutarlılık gerekçesiyle, B₅₀’nin kullanılması yerine başka herhangi bir B_y’nin kullanılması tavsiye edilemez.

Bu, yaygın kullanılan L₇₀, L₈₀ veya L₉₀değerleri için, B_y faktörünün bazı imalatçılar ve kullanıcılar tarafından düşünüldüğü (veya tanıtıldığı) kadar önemli değildir. Dolayısıyla, LightingEurope, ürünler arası performans karşılaştırmaları yapmak için B_y’nin önemli bir faktör olarak tanıtılmaya devam edilmesinde pek bir fayda görmüyor. Bu nedenle, Lighting Europe, genellikle, B₅₀ bildirimi olmadan L_x şeklinde ifade edilen Ortalama Faydalı Ömrün tanıtılmasını tavsiye ediyor.

İstatistiksel olarak, ortalama (B₅₀) değeri, yeterli bir doğruluk değeriyle, tahmin edilen ömürde bir LED esaslı aydınlatma armatürlerin davranışını ifade eder. Bu nedenle, LightingEurope, B₅₀ bildirimi olmadan Lx olarak Ortalama Faydalı Ömrünün tanıtılmasını ve ifade edilmesini tavsiye ediyor.

3.3 Işık Akısının ve Verimliliğinin Ani Bozulması – Ani Bozulmaya Kadar Süre ve Ani Bozulma Değeri

Tahmini uzun ömür konusunda dikkate alınması gereken bir önemli parametre sistem güvenilirliğidir. Bir LED esaslı aydınlatma armatürü, en kısa ömürle kullanılacak bileşenin ömrü kadar olacaktır. Bir LED esaslı aydınlatma armatüründe sistem güvenilirliğini etkileyen bir takım kritik bileşenler vardır.

Şekil 5 – Bir LED esaslı aydınlatma armatürünün ana bileşenleri

Optik malzemenin zayıflaması, ani zayıflamadan daha çok ışık akısının azalmasına neden olabilir. Kalan ana bileşenlerin bir tanesinin bozulması, genellikle, LED esaslı aydınlatma armatürünün komple bozulmasına yol açar. Beyan Ortalama Faydalı Ömür belirtilirken bu husus dikkate alınmamaktadır. Bu nedenle, ani bozulmalar, aydınlatma mühendisliği ve planlaması sırasında dikkate alınabilmeleri için ayrıca değerlendirilmelidir. İşte bu nedenle, IEC ömür birimi, aynı zamanda, LED esaslı aydınlatma projesindeki ana bileşenlerin bozulma modlarını dikkate alarak ani bozulmaya kadarki süreyi belirtir.

Zamanın belli bir noktasında bir LED aydınlatma armatürlerinin bir kısmının ani ışık çıkışı bozulması, Ani Bozulmaya Kadar Süre olarak adlandırılır ve genellikle C_y olarak ifade edilir. Ani Bozulmaya Kadar Süre ifadesi, LED esaslı aydınlatma armatürlerinin belli bir yüzdesinin (y) aniden bozulduğu yaşı ifade eder.

İmalatçıların performans verilerinin değerlendirilmesini kolaylaştırma için, IEC bir LED esaslı aydınlatma armatürlerinin bir kısmının Ani Bozulma Değerini (AFV) ortaya çıkardı. Ani Bozulma Değeri, Ortalama Faydalı Ömürde (Lx) çalışmayan LED esaslı aydınlatma armatürlerinin yüzdesidir.

Örnek: %10’luk Ani Bozulma Değeri, Ortalama Faydalı Ömürde herhangi bir ışık akısı üretemeyen ve başlangıçta çalışan LED esaslı aydınlatma armatürlerinin %10’unu ifade eder.

Bugünkü IEC standartları, Ani Bozulma Değeri (AFV) hesaplamalarına ana bileşenlerin hangi bozulma modlarının dahil edileceğini tam olarak açıklamamaktadır. Pratikte ani bozulmaların çoğu LED kontrol donanımıyla ilgili olarak meydana geldiği için, LightingEurope cihazın tahmini kontrol donanımı başarısızlık derecesinin LED esaslı aydınlatma armatürünün Ortalama Faydalı Ömrü için ifade edilen AFV olarak belirtilmesini tavsiye ediyor.

3.4 Ömür Neden Her Zaman Önemli Bir Faktör Değildir

Genel uygulamaya bakıldığında, LED esaslı aydınlatma armatürler için ömür verileri, Ortalama Faydalı Ömre L₈₀B₅₀ ait daha fazla rakam için yapılan bir yarış gibi görünüyor. Profesyonel piyasada, gerekliliklerin uygulama içindeki aydınlatma çözümüne özgü olduğunu ve bir aydınlatma projesinin gerçekleştirilmesi gerektiğinin farkında olmamız gerekiyor.

Aydınlatma projesine girdi olarak genellikle ortalama tesisat ömrü verilmektedir; bu nedenle, bir LED esaslı aydınlatma armatürü seçerken en fazla saat sayısının alakalı bir ayırt edici olmadığı ileri sürülebilir.

LightingEurope, bu durumun, LED esaslı aydınlatma armatürlerinin faydalı ömrünü karşılaştırırken neyin en iyi tavsiye edilen değer olduğu sorusunu haklı çıkardığına inanıyor.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘x’in (lümen zayıflaması) sabitlenmesidir. Bu durumda, ‘zaman’ sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘zaman’ değerinin sabitlenmesi. Bu durumda, L_x’ten (lümen zayıflaması) ‘x’ değeri sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

3.4 Ömür Neden Her Zaman Önemli Bir Faktör Değildir

Genel uygulamaya bakıldığında, LED esaslı aydınlatma armatürler için ömür verileri, Ortalama Faydalı Ömre L₈₀B₅₀ ait daha fazla rakam için yapılan bir yarış gibi görünüyor. Profesyonel piyasada, gerekliliklerin uygulama içindeki aydınlatma çözümüne özgü olduğunu ve bir aydınlatma projesinin gerçekleştirilmesi gerektiğinin farkında olmamız gerekiyor.

Aydınlatma projesine girdi olarak genellikle ortalama tesisat ömrü verilmektedir; bu nedenle, bir LED esaslı aydınlatma armatürü seçerken en fazla saat sayısının alakalı bir ayırt edici olmadığı ileri sürülebilir.

LightingEurope, bu durumun, LED esaslı aydınlatma armatürlerinin faydalı ömrünü karşılaştırırken neyin en iyi tavsiye edilen değer olduğu sorusunu haklı çıkardığına inanıyor.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘x’in (lümen zayıflaması) sabitlenmesidir. Bu durumda, ‘zaman’ sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘zaman’ değerinin sabitlenmesi. Bu durumda, L_x’ten (lümen zayıflaması) ‘x’ değeri sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

Bu önemli konuyu araştırmak için, farklı iç mekan ve dış mekan uygulamalarına yönelik ortalama tesisat ömrü, belli bir uygulamada bir ürün için yıllık çalışma saatlerine ve ortalama yenileme süresine dayanarak hesaplandı.

Ayrıca bu değerlerin bütün durumlarda gerçekçi olmayabileceklerinin de farkında olmamız gerekiyor (örn. 24/7 aydınlatma gerektiren uygulama veya otomatik aydınlatma kontrollerinin kullanıldığı durumlar).
3.4 Ömür Neden Her Zaman Önemli Bir Faktör Değildir

Genel uygulamaya bakıldığında, LED esaslı aydınlatma armatürler için ömür verileri, Ortalama Faydalı Ömre L₈₀B₅₀ ait daha fazla rakam için yapılan bir yarış gibi görünüyor. Profesyonel piyasada, gerekliliklerin uygulama içindeki aydınlatma çözümüne özgü olduğunu ve bir aydınlatma projesinin gerçekleştirilmesi gerektiğinin farkında olmamız gerekiyor.

Aydınlatma projesine girdi olarak genellikle ortalama tesisat ömrü verilmektedir; bu nedenle, bir LED esaslı aydınlatma armatürü seçerken en fazla saat sayısının alakalı bir ayırt edici olmadığı ileri sürülebilir.

LightingEurope, bu durumun, LED esaslı aydınlatma armatürlerinin faydalı ömrünü karşılaştırırken neyin en iyi tavsiye edilen değer olduğu sorusunu haklı çıkardığına inanıyor.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘x’in (lümen zayıflaması) sabitlenmesidir. Bu durumda, ‘zaman’ sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

Farklı aydınlatma armatürleri için bir karşılaştırma değeri olarak Ortalama Faydalı Ömürden L_x ‘zaman’ değerinin sabitlenmesi. Bu durumda, L_x’ten (lümen zayıflaması) ‘x’ değeri sabit değildir ve bir aydınlatma armatüründen diğerine farklılık gösterebilir.

İç Mekân Uygulamaları	Varsayılan Yıllık Çalışma Saatleri (EN15193) t_o	Yenilemeye Kadar Ortalama Zaman Yıl	Ortalama Tesisat Ömrü Saat
Ofisler	2500	20	50.000
Eğitim	2000	25	50.000
Hastaneler	5000	10	50.000
Oteller	5000	10	50.000
Lokantalar	2500	10	25.000
Spor	4000	25	100.000
Perakende	5000	10	50.000
İmalat	4000	25	100.000

Tablo 2- Farklı iç mekân uygulamaları için ortalama tesisat ömrüne ilişkin olası örnekler

Dış Mekân Uygulamaları	Varsayılan Yıllık Çalışma Saatleri (EN13201-5) t_o	Yenilemeye Kadar Ortalama Zaman Yıl	Ortalama Tesisat Ömrü Saat
Sokak	4000	25	100.000
Tünel (giriş)	4000	25	100.000
Tünel (iç)	8760	12	100.000
Spor (rekreasyon)	1250	20	25.000
Alan	4000	25	100.000

Tablo 3- Farklı dış mekân uygulamaları için ortalama tesisat ömrüne ilişkin olası örnekler

İç mekan uygulamalarının çoğunda kullanılan ürünler için ortalama tesisat ömrü 50.000 saati aşmayacağı sonucuna varılabilir. Dış mekan uygulamalarının çoğunda kullanılan ürünler için ortalama tesisat ömrü 100.000 saati aşmayacaktır.

LightingEurope, profesyonel uygulamalar için LED esaslı aydınlatma armatürlerinin seçilmesinde ‘saat sayısının’ baskın bir ayırt edici olmaması gerektiğine inanmaktadır. Aydınlatma tasarımı için, özel bir uygulamanın ortalama tesisat ömründe korunan ışık akısı çok daha alakalıdır ve yaşam boyu kayıpları hesap etmek aşırı tasarımın çok dikkatli azaltılması enerji tasarrufunu destekleyebilir

LightingEurope, özel aydınlatma uygulamaları tarafından açık bir şekilde ihtiyaç duyulmadıkça ve uygun bir ömür testi dönemiyle doğrulanmadıkça 100.000 saati aşan ömür iddialarının belirtilmemesini veya beyan edilmemesini tavsiye etmektedir.

Elmayla elmanın karşılaştırılmasını sağlamak amacıyla, LightingEurope Ortalama Faydalı Ömür için ‘zaman’ değerinin 35k, 50k, 75k ve/veya 100k ile sabitlenmesini ve ürünün kullanılabileceği uygulamalarla ilgili zaman değeri/değerleri için L_x’den (lümen zayıflaması) ‘x’in ifade edilmesini tavsiye etmektedir.

3.5 Farklı Uygulamalarda Bakım Faktörüyle İlgili Hususlar

Hem iç mekân hem dış mekân tesisatları için LED’lerin (fonksiyonel) aydınlatma projesinde hızla yeni standart haline gelmesiyle, mevcut CIE bakım faktörü (MF) belirleme yöntemlerinin bu teknolojiye nasıl uygulanabileceği hususunun daha fazla netleştirilmesi gereği doğdu.

Tesisatın ömrü boyunca emniyetsiz ve sıkıntılı durumları engellemek için netleştirmeye gerek duyulmaktadır. MF belirleme metodolojisini açıklayan güncel CIE teknik raporları, geleneksel aydınlatma armatürleri ve ışık kaynaklarıyla ilgili ayrıntılı açıklamalar içerseler de, LED esaslı aydınlatma tasarımlarına yer vermek açısından ayrıntıdan yoksundurlar. Ne var ki, hem iç mekan hem dış mekan için aynı ilkelere dayanan CIE metodolojisinin özü hala doğrudur.

ISO/TC 274, şu anda, CIE 154:2003 ve CIE 97:2005’de açıklanan metodoloji kullanılarak hem iç mekan hem dış mekan tesisatları için bakım faktörünün tespit edilmesinde bir standart çalışma şekli sağlayacak bir Teknik Şartname geliştiriyor. IEC 62722-2-1 gibi yakın tarihlerde yayılanmış ürün performans standartlarından elde edilen bilgiler, CIE teknik raporlarından mevcut belirleme metodolojisiyle birleştirilecektir.

Genel MF belirleme metodolojisini ve çevrenin aydınlatma armatürleri üzerindeki etkisine ilişkin içerikle birlikte ürün performans birimlerinin kullanılması suretiyle bir sağlam çalışma yolu tesis edilebilir. Bu, en son ışık kaynağı teknolojileri dahil olmak üzere tesisatların bakım faktörünün belirlenmesine olanak verecektir. Bu, piyasadaki aydınlatma tasarımlarının karşılaştırılması bakımından eşit şartlar yaratacak, ilgili bütün taraflara (son kullanıcılardan politika yapıcılara kadar) netlik sağlayacak ve tesisatın ömrü boyunca emniyet ve rahatlık sağlayacaktır.

Bundan sonraki bölümde "LightingEurope Tavsiyeleri, Terimler, Tanımlar ve Referanslar, EN Standartlarına Göre Uygulama Gereklilikleri" anlatılacaktır.

Not: "LED Esaslı Aydınlatma Armatürlerinin Performans Değerlendirme Kılavuzu" nu basılı olarak edinmek isterseniz 18-21 Eylül tarihleri arasında gerçekleştirilecek IstanbulLight fuarında AGID standına uğramanızı rica ederiz.

Önceki Yazı Sonraki Yazı

Paylaş: