Η παγκόσμια αγορά φωτισμού έχει υποστεί έναν ριζικό μετασχηματισμό λόγω της μαζικά αυξανόμενης υιοθέτησης της τεχνολογίας διόδων εκπομπής φωτός (LED).Αυτή η επανάσταση του φωτισμού στερεάς κατάστασης (SSL) άλλαξε θεμελιωδώς τα υποκείμενα οικονομικά στοιχεία της αγοράς και τη δυναμική της βιομηχανίας.Όχι μόνο διαφορετικές μορφές παραγωγικότητας επέτρεψαν η τεχνολογία SSL, η μετάβαση από τις συμβατικές τεχνολογίες προς Φωτισμός LED αλλάζει βαθιά τον τρόπο που οι άνθρωποι σκέφτονται και για τον φωτισμό.Οι συμβατικές τεχνολογίες φωτισμού σχεδιάστηκαν κυρίως για την αντιμετώπιση των οπτικών αναγκών.Με τον φωτισμό LED, η θετική διέγερση των βιολογικών επιδράσεων του φωτός στην υγεία και την ευημερία των ανθρώπων τραβάει την προσοχή.Η έλευση της τεχνολογίας LED άνοιξε επίσης το δρόμο για τη σύγκλιση μεταξύ του φωτισμού και του Internet of Things (IoT), που ανοίγει έναν εντελώς νέο κόσμο δυνατοτήτων.Από νωρίς, υπήρξε μεγάλη σύγχυση σχετικά με τον φωτισμό LED.Η υψηλή ανάπτυξη της αγοράς και το τεράστιο ενδιαφέρον των καταναλωτών δημιουργούν μια επιτακτική ανάγκη να ξεκαθαρίσουμε τις αμφιβολίες γύρω από την τεχνολογία και να ενημερώσουμε το κοινό για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της.

Πώς ναes LEDδουλειά?

Ένα LED είναι ένα πακέτο ημιαγωγών που περιλαμβάνει ένα καλούπι LED (τσιπ) και άλλα εξαρτήματα που παρέχουν μηχανική υποστήριξη, ηλεκτρική σύνδεση, θερμική αγωγιμότητα, οπτική ρύθμιση και μετατροπή μήκους κύματος.Το τσιπ LED είναι βασικά μια συσκευή σύνδεσης pn που σχηματίζεται από αντίθετα σύνθετα στρώματα ημιαγωγών.Ο σύνθετος ημιαγωγός σε κοινή χρήση είναι το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) το οποίο έχει ένα άμεσο διάκενο ζώνης που επιτρέπει μεγαλύτερη πιθανότητα ανασυνδυασμού ακτινοβολίας από τους ημιαγωγούς με έμμεσο διάκενο ζώνης.Όταν η διασταύρωση pn είναι πολωμένη προς τα εμπρός, τα ηλεκτρόνια από τη ζώνη αγωγιμότητας του στρώματος ημιαγωγού τύπου n κινούνται κατά μήκος του οριακού στρώματος στη διασταύρωση p και ανασυνδυάζονται με οπές από τη ζώνη σθένους του στρώματος ημιαγωγού τύπου p στο ενεργή περιοχή της διόδου.Ο ανασυνδυασμός ηλεκτρονίου-οπής αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να πέφτουν σε μια κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας και να απελευθερώνουν την περίσσεια ενέργειας με τη μορφή φωτονίων (πακέτα φωτός).Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ηλεκτροφωταύγεια.Το φωτόνιο μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία όλων των μηκών κύματος.Τα ακριβή μήκη κύματος του φωτός που εκπέμπεται από τη δίοδο καθορίζονται από το ενεργειακό διάκενο ζωνών του ημιαγωγού.

Το φως που παράγεται μέσω της ηλεκτροφωταύγειας στο Τσιπ LEDέχει στενή κατανομή μήκους κύματος με τυπικό εύρος ζώνης μερικές δεκάδες νανόμετρα.Οι εκπομπές στενής ζώνης έχουν ως αποτέλεσμα το φως να έχει ένα μόνο χρώμα όπως κόκκινο, μπλε ή πράσινο.Προκειμένου να παρέχεται μια πηγή λευκού φωτός ευρέος φάσματος, το πλάτος της κατανομής φασματικής ισχύος (SPD) του τσιπ LED πρέπει να διευρυνθεί.Η ηλεκτροφωταύγεια από το τσιπ LED μετατρέπεται μερικώς ή πλήρως μέσω της φωτοφωταύγειας σε φωσφόρους.Τα περισσότερα λευκά LED συνδυάζουν την εκπομπή μικρού μήκους κύματος από τα μπλε τσιπ InGaN και το εκ νέου εκπεμπόμενο φως μεγαλύτερου μήκους κύματος από τους φωσφόρους.Η σκόνη φωσφόρου διασπείρεται σε πυρίτιο, εποξειδική μήτρα ή άλλες μήτρες ρητίνης.Η μήτρα που περιέχει φώσφορο επικαλύπτεται στο τσιπ LED.Λευκό φως μπορεί επίσης να παραχθεί με άντληση κόκκινου, πράσινου και μπλε φωσφόρου χρησιμοποιώντας ένα τσιπ υπεριώδους (UV) ή ιώδους LED.Σε αυτήν την περίπτωση, το λευκό που προκύπτει μπορεί να επιτύχει ανώτερη χρωματική απόδοση.Αλλά αυτή η προσέγγιση πάσχει από χαμηλή απόδοση επειδή η μεγάλη μετατόπιση μήκους κύματος που εμπλέκεται στην καθοδική μετατροπή του υπεριώδους ή ιώδους φωτός συνοδεύεται από υψηλή απώλεια ενέργειας Stokes.

Πλεονεκτήματα τουΦωτισμός LED

Η εφεύρεση των λαμπτήρων πυρακτώσεως πριν από έναν αιώνα έφερε επανάσταση στον τεχνητό φωτισμό.Επί του παρόντος, γινόμαστε μάρτυρες της επανάστασης του ψηφιακού φωτισμού που ενεργοποιείται από το SSL.Ο φωτισμός που βασίζεται σε ημιαγωγούς όχι μόνο προσφέρει πρωτοφανή σχεδίαση, απόδοση και οικονομικά οφέλη, αλλά επιτρέπει επίσης μια πληθώρα νέων εφαρμογών και προτάσεων αξίας που προηγουμένως θεωρούνταν μη πρακτικές.Η απόδοση από τη συγκομιδή αυτών των πλεονεκτημάτων θα αντισταθμίσει σημαντικά το σχετικά υψηλό αρχικό κόστος εγκατάστασης ενός συστήματος LED, για το οποίο υπάρχει ακόμη κάποιος δισταγμός στην αγορά.

1. Ενεργειακή απόδοση

Μία από τις κύριες δικαιολογίες για τη μετάβαση στον φωτισμό LED είναι η ενεργειακή απόδοση.Την τελευταία δεκαετία, οι φωτεινές αποδόσεις των λευκών συσκευασιών LED που μετατρέπονται από φώσφορο έχουν αυξηθεί από 85 lm/W σε πάνω από 200 lm/W, που αντιπροσωπεύει απόδοση μετατροπής ηλεκτρικής σε οπτική ισχύος (PCE) άνω του 60%, σε τυπικό ρεύμα λειτουργίας πυκνότητα 35 A/cm2.Παρά τις βελτιώσεις στην απόδοση των μπλε LED InGaN, των φωσφόρων (αντίστοιχη απόδοση και μήκος κύματος με την απόκριση του ανθρώπινου ματιού) και της συσκευασίας (οπτική σκέδαση/απορρόφηση), το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) λέει ότι υπάρχει περισσότερος χώρος για το PC-LED θα πρέπει να είναι πρακτικά δυνατές βελτιώσεις αποτελεσματικότητας και φωτεινές αποδόσεις περίπου 255 lm/W για μπλε LED αντλιών.Οι υψηλές φωτεινές αποδόσεις είναι αναμφισβήτητα ένα συντριπτικό πλεονέκτημα των LED σε σχέση με τις παραδοσιακές πηγές φωτός - πυρακτώσεως (έως 20 lm/W), αλογόνου (έως 22 lm/W), γραμμικού φθορισμού (65-104 lm/W), συμπαγούς φθορισμού (46 -87 lm/W), φθορισμός επαγωγής (70-90 lm/W), ατμός υδραργύρου (60-60 lm/W), νάτριο υψηλής πίεσης (70-140 lm/W), αλογονίδιο μετάλλου χαλαζία (64-110 lm/ W), και αλογονίδιο κεραμικού μετάλλου (80-120 lm/W).

2. Οπτική απόδοση παράδοσης

Πέρα από σημαντικές βελτιώσεις στην αποτελεσματικότητα της πηγής φωτός, η ικανότητα επίτευξης υψηλής οπτικής απόδοσης φωτιστικού με φωτισμό LED είναι λιγότερο γνωστή στους γενικούς καταναλωτές αλλά ιδιαίτερα επιθυμητή από τους σχεδιαστές φωτισμού.Η αποτελεσματική παράδοση του φωτός που εκπέμπεται από τις πηγές φωτός στον στόχο ήταν μια σημαντική σχεδιαστική πρόκληση στη βιομηχανία.Οι παραδοσιακοί λαμπτήρες σε σχήμα λάμπας εκπέμπουν φως προς όλες τις κατευθύνσεις.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγάλο μέρος της φωτεινής ροής που παράγεται από τη λάμπα να παγιδεύεται μέσα στο φωτιστικό (π.χ. από τους ανακλαστήρες, τους διαχυτές) ή να διαφεύγει από το φωτιστικό σε κατεύθυνση που δεν είναι χρήσιμη για την προβλεπόμενη εφαρμογή ή απλώς προσβλητική για το μάτι.Τα φωτιστικά HID όπως το αλογονίδιο μετάλλου και το νάτριο υψηλής πίεσης είναι γενικά περίπου 60% έως 85% αποτελεσματικά στην κατεύθυνση του φωτός που παράγεται από τη λάμπα έξω από το φωτιστικό.Δεν είναι ασυνήθιστο οι εσοχές downlights και τα troffer που χρησιμοποιούν πηγές φωτός φθορισμού ή αλογόνου να παρουσιάζουν οπτικές απώλειες 40-50%.Η κατευθυντική φύση του φωτισμού LED επιτρέπει την αποτελεσματική παροχή του φωτός και ο συμπαγής παράγοντας μορφής των LED επιτρέπει την αποτελεσματική ρύθμιση της φωτεινής ροής χρησιμοποιώντας σύνθετους φακούς.Τα καλά σχεδιασμένα συστήματα φωτισμού LED μπορούν να προσφέρουν οπτική απόδοση μεγαλύτερη από 90%.

3. Ομοιομορφία φωτισμού

Ο ομοιόμορφος φωτισμός είναι μία από τις κορυφαίες προτεραιότητες στα σχέδια φωτισμού εσωτερικού και εξωτερικού χώρου/δρόμου.Η ομοιομορφία είναι ένα μέτρο των σχέσεων της φωτεινότητας σε μια περιοχή.Ο καλός φωτισμός πρέπει να εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή των αυλών που προσπίπτουν σε μια επιφάνεια ή περιοχή εργασίας.Οι ακραίες διαφορές φωτεινότητας που προκύπτουν από τον ανομοιόμορφο φωτισμό μπορεί να οδηγήσουν σε οπτική κόπωση, να επηρεάσουν την απόδοση της εργασίας και ακόμη και να δημιουργήσουν ανησυχία για την ασφάλεια, καθώς το μάτι χρειάζεται να προσαρμοστεί μεταξύ των επιφανειών με διαφορά φωτεινότητας.Οι μεταβάσεις από έντονα φωτισμένη περιοχή σε περιοχή με πολύ διαφορετική φωτεινότητα θα προκαλέσουν μεταβατική απώλεια οπτικής οξύτητας, η οποία έχει μεγάλες επιπτώσεις στην ασφάλεια σε εξωτερικές εφαρμογές όπου εμπλέκεται η κυκλοφορία ενός οχήματος.Σε μεγάλες εσωτερικές εγκαταστάσεις, ο ομοιόμορφος φωτισμός συμβάλλει στην υψηλή οπτική άνεση, επιτρέπει την ευελιξία των θέσεων εργασίας και εξαλείφει την ανάγκη μετατόπισης των φωτιστικών.Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο σε βιομηχανικές και εμπορικές εγκαταστάσεις σε υψηλό κόλπο όπου συνεπάγεται σημαντικό κόστος και ταλαιπωρία για τη μετακίνηση φωτιστικών.Τα φωτιστικά που χρησιμοποιούν λαμπτήρες HID έχουν πολύ υψηλότερο φωτισμό ακριβώς κάτω από το φωτιστικό από ό,τι περιοχές πιο μακριά από το φωτιστικό.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κακή ομοιομορφία (συνήθης αναλογία μέγ./λεπτό 6:1).Οι σχεδιαστές φωτισμού πρέπει να αυξήσουν την πυκνότητα του φωτιστικού για να εξασφαλίσουν ότι η ομοιομορφία φωτισμού πληροί την ελάχιστη απαίτηση σχεδιασμού.Αντίθετα, μια μεγάλη επιφάνεια εκπομπής φωτός (LES) που δημιουργείται από μια σειρά από μικρού μεγέθους LED παράγει κατανομή φωτός με ομοιομορφία μικρότερη από 3:1 αναλογία max/min, η οποία μεταφράζεται σε μεγαλύτερες οπτικές συνθήκες καθώς και σε σημαντικά μειωμένο αριθμό εγκαταστάσεων στην περιοχή εργασιών.

4. Κατευθυντικός φωτισμός

Λόγω του μοτίβου κατευθυντικής εκπομπής τους και της υψηλής πυκνότητας ροής, τα LED είναι εγγενώς κατάλληλα για κατευθυντικό φωτισμό.Ένα κατευθυντικό φωτιστικό συγκεντρώνει το φως που εκπέμπεται από την πηγή φωτός σε μια κατευθυνόμενη δέσμη που ταξιδεύει αδιάκοπα από το φωτιστικό στην περιοχή στόχο.Οι στενά εστιασμένες δέσμες φωτός χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας ιεραρχίας σπουδαιότητας μέσω της χρήσης της αντίθεσης, για να κάνουν επιλεγμένα χαρακτηριστικά να βγαίνουν από το φόντο και για να προσθέσουν ενδιαφέρον και συναισθηματική έλξη σε ένα αντικείμενο.Τα κατευθυντικά φωτιστικά, συμπεριλαμβανομένων των σποτ και των προβολέων, χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές φωτισμού έμφασης για να ενισχύσουν την προβολή ή να τονίσουν ένα στοιχείο σχεδίασης.Ο κατευθυντικός φωτισμός χρησιμοποιείται επίσης σε εφαρμογές όπου απαιτείται έντονη δέσμη για να βοηθήσει στην εκτέλεση απαιτητικών οπτικών εργασιών ή για να παρέχει φωτισμό μεγάλης εμβέλειας.Τα προϊόντα που εξυπηρετούν αυτόν τον σκοπό περιλαμβάνουν φακούς,προβολείς, τα ακόλουθα σημεία,φώτα οδήγησης οχημάτων, προβολείς σταδίου, κ.λπ. Ένα φωτιστικό LED μπορεί να συγκεντρώσει αρκετή διάτρηση στην απόδοση φωτός του, είτε δημιουργεί μια πολύ καλά καθορισμένη «σκληρή» δέσμη για υψηλή δραματικότητα με COB LEDή να πετάξετε ένα μακρύ δοκάρι μακριά σε απόσταση μεLED υψηλής ισχύος.

5. Φασματική μηχανική

Η τεχνολογία LED προσφέρει τη νέα δυνατότητα ελέγχου της φασματικής κατανομής ισχύος της πηγής φωτός (SPD), που σημαίνει ότι η σύνθεση του φωτός μπορεί να προσαρμοστεί για διάφορες εφαρμογές.Ο φασματικός έλεγχος επιτρέπει στο φάσμα από προϊόντα φωτισμού να σχεδιαστεί ώστε να εμπλέκει συγκεκριμένες αποκρίσεις ανθρώπινου οπτικού, φυσιολογικού, ψυχολογικού, φυτικού φωτοϋποδοχέα ή ακόμη και ανιχνευτή ημιαγωγών (π.χ. κάμερα HD) ή συνδυασμό τέτοιων αποκρίσεων.Υψηλή φασματική απόδοση μπορεί να επιτευχθεί μέσω της μεγιστοποίησης των επιθυμητών μηκών κύματος και της αφαίρεσης ή μείωσης των ζημιογόνων ή περιττών τμημάτων του φάσματος για μια δεδομένη εφαρμογή.Σε εφαρμογές λευκού φωτός, το SPD των LED μπορεί να βελτιστοποιηθεί για την προδιαγεγραμμένη πιστότητα χρώματος καισυσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος (CCT).Με σχεδιασμό πολλαπλών καναλιών, πολλαπλών εκπομπών, το χρώμα που παράγεται από το φωτιστικό LED μπορεί να ελεγχθεί ενεργά και με ακρίβεια.Τα συστήματα ανάμειξης χρωμάτων RGB, RGBA ή RGBW που είναι ικανά να παράγουν ένα πλήρες φάσμα φωτός δημιουργούν άπειρες αισθητικές δυνατότητες για σχεδιαστές και αρχιτέκτονες.Τα δυναμικά λευκά συστήματα χρησιμοποιούν λυχνίες LED πολλαπλών CCT για να παρέχουν θερμή φωτεινότητα που μιμείται τα χρωματικά χαρακτηριστικά των λαμπτήρων πυρακτώσεως όταν είναι χαμηλοί ή για να παρέχουν ρυθμιζόμενο λευκό φωτισμό που επιτρέπει ανεξάρτητο έλεγχο τόσο της θερμοκρασίας χρώματος όσο και της έντασης φωτός.Ανθρωποκεντρικός φωτισμόςβασισμένο στο Τεχνολογία λευκών LED με δυνατότητα ρύθμισηςείναι μια από τις δυναμικές πίσω από πολλές από τις τελευταίες εξελίξεις της τεχνολογίας φωτισμού.

6. Ενεργοποίηση/απενεργοποίηση

Τα LED ανάβουν με πλήρη φωτεινότητα σχεδόν αμέσως (σε μονοψήφιο έως δεκάδες νανοδευτερόλεπτα) και έχουν χρόνο απενεργοποίησης σε δεκάδες νανοδευτερόλεπτα.Αντίθετα, ο χρόνος προθέρμανσης ή ο χρόνος που χρειάζεται ο λαμπτήρας για να φτάσει στην πλήρη απόδοση του φωτός, των συμπαγών λαμπτήρων φθορισμού μπορεί να διαρκέσει έως και 3 λεπτά.Οι λαμπτήρες HID απαιτούν περίοδο προθέρμανσης αρκετών λεπτών πριν από την παροχή χρήσιμου φωτός.Το Hot restrike προκαλεί πολύ μεγαλύτερη ανησυχία από την αρχική εκκίνηση λαμπτήρων αλογονιδίου μετάλλου που κάποτε ήταν η κύρια τεχνολογία που χρησιμοποιούνταν για φωτισμός ψηλού κόλπουκαι προβολέας υψηλής ισχύοςσε βιομηχανικές εγκαταστάσεις,γήπεδα και αρένες.Μια διακοπή ρεύματος σε μια εγκατάσταση με φωτισμό μεταλλικών αλογονιδίων μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την ασφάλεια και την ασφάλεια, επειδή η διαδικασία θερμής επαναφοράς των λαμπτήρων μεταλλικών αλογονιδίων διαρκεί έως και 20 λεπτά.Η άμεση εκκίνηση και η επανέναρξη θερμής λειτουργίας προσφέρουν τα LED σε μοναδική θέση για να εκτελούν αποτελεσματικά πολλές εργασίες.Όχι μόνο οι εφαρμογές γενικού φωτισμού επωφελούνται σε μεγάλο βαθμό από τον σύντομο χρόνο απόκρισης των LED, αλλά και ένα ευρύ φάσμα ειδικών εφαρμογών αποκομίζουν αυτή τη δυνατότητα.Για παράδειγμα, τα φώτα LED μπορεί να λειτουργούν σε συγχρονισμό με κάμερες κυκλοφορίας για να παρέχουν διακοπτόμενο φωτισμό για τη λήψη κινούμενου οχήματος.Τα LED ανάβουν 140 έως 200 χιλιοστά του δευτερολέπτου γρηγορότερα από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως.Το πλεονέκτημα του χρόνου αντίδρασης υποδηλώνει ότι τα φώτα φρένων LED είναι πιο αποτελεσματικά από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως στην αποτροπή συγκρούσεων από πίσω σύγκρουση.Ένα άλλο πλεονέκτημα των LED στη λειτουργία μεταγωγής είναι ο κύκλος μεταγωγής.Η διάρκεια ζωής των LED δεν επηρεάζεται από τη συχνή εναλλαγή.Τα τυπικά προγράμματα οδήγησης LED για εφαρμογές γενικού φωτισμού βαθμολογούνται για 50.000 κύκλους μεταγωγής και είναι ασυνήθιστο τα προγράμματα οδήγησης LED υψηλής απόδοσης να αντέχουν 100.000, 200.000 ή ακόμα και 1 εκατομμύριο κύκλους μεταγωγής.Η διάρκεια ζωής των LED δεν επηρεάζεται από τη γρήγορη ανακύκλωση (εναλλαγή υψηλής συχνότητας).Αυτή η δυνατότητα καθιστά τα φώτα LED κατάλληλα για δυναμικό φωτισμό και για χρήση με χειριστήρια φωτισμού, όπως αισθητήρες πληρότητας ή φωτός ημέρας.Από την άλλη πλευρά, η συχνή ενεργοποίηση/απενεργοποίηση μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής των λαμπτήρων πυρακτώσεως, HID και λαμπτήρων φθορισμού.Αυτές οι πηγές φωτός έχουν γενικά μόνο μερικές χιλιάδες κύκλους μεταγωγής κατά τη διάρκεια της ονομαστικής διάρκειας ζωής τους.

7. Δυνατότητα μείωσης φωτισμού

Η ικανότητα παραγωγής φωτός με πολύ δυναμικό τρόπο προσδίδει τέλεια τα LEDέλεγχος θαμπώματος, ενώ οι λαμπτήρες φθορισμού και HID δεν ανταποκρίνονται καλά στη μείωση της φωτεινότητας.Η μείωση της φωτεινότητας των λαμπτήρων φθορισμού απαιτεί τη χρήση ακριβών, μεγάλων και πολύπλοκων κυκλωμάτων προκειμένου να διατηρηθούν οι συνθήκες διέγερσης και τάσης αερίου.Η μείωση της φωτεινότητας των λαμπτήρων HID θα οδηγήσει σε μικρότερη διάρκεια ζωής και πρόωρη βλάβη της λάμπας.Οι λαμπτήρες αλογονιδίου μετάλλου και νατρίου υψηλής πίεσης δεν μπορούν να μειωθούν κάτω από το 50% της ονομαστικής ισχύος.Επίσης, ανταποκρίνονται σε σήματα μείωσης της φωτεινότητας πολύ πιο αργά από τα LED.Η μείωση της φωτεινότητας των LED μπορεί να γίνει είτε μέσω μείωσης σταθερού ρεύματος (CCR), η οποία είναι πιο γνωστή ως αναλογική μείωση φωτεινότητας, είτε με εφαρμογή διαμόρφωσης εύρους παλμού (PWM) στο LED, AKA digital dimming.Το αναλογικό dimming ελέγχει το ρεύμα μετάδοσης κίνησης που ρέει στα LED.Αυτή είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη λύση dimming για εφαρμογές γενικού φωτισμού, αν και τα LED μπορεί να μην έχουν καλή απόδοση σε πολύ χαμηλά ρεύματα (κάτω από 10%).Το PWM dimming μεταβάλλει τον κύκλο λειτουργίας της διαμόρφωσης πλάτους παλμού για να δημιουργήσει μια μέση τιμή στην έξοδό του σε ένα πλήρες εύρος από 100% έως 0%.Ο έλεγχος μείωσης της φωτεινότητας των LED επιτρέπει την ευθυγράμμιση του φωτισμού με τις ανθρώπινες ανάγκες, τη μεγιστοποίηση της εξοικονόμησης ενέργειας, την ενεργοποίηση της ανάμειξης χρωμάτων και τον συντονισμό CCT και την παράταση της διάρκειας ζωής των LED.

8. Ελεγχσιμότητα

Η ψηφιακή φύση των LED διευκολύνει την απρόσκοπτη ενσωμάτωση Αισθητήρες, επεξεργαστές, ελεγκτής και διασυνδέσεις δικτύου σε συστήματα φωτισμού για την εφαρμογή διαφόρων έξυπνων στρατηγικών φωτισμού, από δυναμικό φωτισμό και προσαρμοστικό φωτισμό μέχρι ό,τι φέρνει στη συνέχεια το IoT.Η δυναμική πτυχή του φωτισμού LED κυμαίνεται από απλή αλλαγή χρώματος έως περίπλοκες εκπομπές φωτός σε εκατοντάδες ή χιλιάδες ξεχωριστά ελεγχόμενους κόμβους φωτισμού και πολύπλοκη μετάφραση περιεχομένου βίντεο για προβολή σε συστήματα μήτρας LED.Η τεχνολογία SSL βρίσκεται στην καρδιά του μεγάλου οικοσυστήματος συνδεδεμένες λύσεις φωτισμούπου μπορεί να αξιοποιήσει τη συγκομιδή φωτός της ημέρας, την ανίχνευση πληρότητας, τον έλεγχο χρόνου, την ενσωματωμένη δυνατότητα προγραμματισμού και τις συνδεδεμένες στο δίκτυο συσκευές για τον έλεγχο, την αυτοματοποίηση και τη βελτιστοποίηση διαφόρων πτυχών του φωτισμού.Η μετάβαση του ελέγχου φωτισμού σε δίκτυα που βασίζονται σε IP επιτρέπει σε έξυπνα συστήματα φωτισμού με αισθητήρες να λειτουργούν με άλλες συσκευές εντός Δίκτυα IoT.Αυτό ανοίγει δυνατότητες για τη δημιουργία ενός ευρέος φάσματος νέων υπηρεσιών, πλεονεκτημάτων, λειτουργιών και ροών εσόδων που ενισχύουν την αξία των συστημάτων φωτισμού LED.Ο έλεγχος των συστημάτων φωτισμού LED μπορεί να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας μια ποικιλία ενσύρματων καιασύρματη επικοινωνίαπρωτόκολλα, συμπεριλαμβανομένων πρωτοκόλλων ελέγχου φωτισμού όπως 0-10V, DALI, DMX512 και DMX-RDM, πρωτόκολλα αυτοματισμού κτιρίων όπως BACnet, LON, KNX και EnOcean και πρωτόκολλα που αναπτύσσονται στην ολοένα και πιο δημοφιλή αρχιτεκτονική πλέγματος (π.χ. ZigBee, Z-Wave, Bluetooth Mesh, Thread).

9. Ευελιξία σχεδιασμού

Το μικρό μέγεθος των LED επιτρέπει στους σχεδιαστές εξαρτημάτων να κάνουν τις πηγές φωτός σε σχήματα και μεγέθη κατάλληλα για πολλές εφαρμογές.Αυτό το φυσικό χαρακτηριστικό δίνει στους σχεδιαστές μεγαλύτερη ελευθερία να εκφράσουν τη σχεδιαστική τους φιλοσοφία ή να συνθέσουν ταυτότητες επωνυμίας.Η ευελιξία που προκύπτει από την άμεση ενσωμάτωση των πηγών φωτός προσφέρει δυνατότητες δημιουργίας προϊόντων φωτισμού που συνδυάζουν τέλεια τη μορφή και τη λειτουργία.Φωτιστικά LEDμπορεί να κατασκευαστεί για να θολώσει τα όρια μεταξύ σχεδίου και τέχνης για εφαρμογές όπου υπάρχει εντολή για ένα διακοσμητικό εστιακό σημείο.Μπορούν επίσης να σχεδιαστούν για να υποστηρίζουν υψηλό επίπεδο αρχιτεκτονικής ολοκλήρωσης και να συνδυάζονται σε οποιαδήποτε σχεδιαστική σύνθεση.Ο φωτισμός στερεάς κατάστασης οδηγεί σε νέες τάσεις σχεδιασμού και σε άλλους τομείς.Οι μοναδικές στυλιστικές δυνατότητες επιτρέπουν στους κατασκευαστές οχημάτων να σχεδιάζουν διακριτικούς προβολείς και πίσω φώτα που δίνουν στα αυτοκίνητα μια ελκυστική εμφάνιση.

10. Ανθεκτικότητα

Ένα LED εκπέμπει φως από ένα μπλοκ ημιαγωγού - αντί από έναν γυάλινο λαμπτήρα ή σωλήνα, όπως συμβαίνει σε παλαιού τύπου λαμπτήρες πυρακτώσεως, αλογόνου, φθορισμού και HID που χρησιμοποιούν νήματα ή αέρια για να παράγουν φως.Οι συσκευές στερεάς κατάστασης είναι γενικά τοποθετημένες σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με μεταλλικό πυρήνα (MCPCB), με σύνδεση που συνήθως παρέχεται από συγκολλημένα καλώδια.Χωρίς εύθραυστο γυαλί, χωρίς κινούμενα μέρη και χωρίς σπάσιμο του νήματος, τα συστήματα φωτισμού LED είναι επομένως εξαιρετικά ανθεκτικά σε κραδασμούς, κραδασμούς και φθορά.Η ανθεκτικότητα σε στερεά κατάσταση των συστημάτων φωτισμού LED έχει εμφανείς αξίες σε μια ποικιλία εφαρμογών.Μέσα σε μια βιομηχανική εγκατάσταση, υπάρχουν τοποθεσίες όπου τα φώτα υποφέρουν από υπερβολικούς κραδασμούς από μεγάλα μηχανήματα.Τα φωτιστικά που είναι εγκατεστημένα δίπλα σε δρόμους και σήραγγες πρέπει να αντέχουν επαναλαμβανόμενους κραδασμούς που προκαλούνται από βαρέα οχήματα που περνούν με υψηλή ταχύτητα.Οι κραδασμοί αποτελούν την τυπική εργάσιμη ημέρα των φώτων εργασίας που είναι τοποθετημένα σε οχήματα, μηχανήματα και εξοπλισμό κατασκευών, εξορύξεων και γεωργικών προϊόντων.Φορητά φωτιστικά σώματα, όπως φακοί και φανάρια κάμπινγκ, συχνά υπόκεινται σε κρούση σταγόνων.Υπάρχουν επίσης πολλές εφαρμογές όπου οι σπασμένοι λαμπτήρες αποτελούν κίνδυνο για τους επιβάτες.Όλες αυτές οι προκλήσεις απαιτούν μια στιβαρή λύση φωτισμού, την οποία ακριβώς μπορεί να προσφέρει ο φωτισμός στερεάς κατάστασης.

11. Διάρκεια ζωής προϊόντος

Η μεγάλη διάρκεια ζωής ξεχωρίζει ως ένα από τα κορυφαία πλεονεκτήματα του φωτισμού LED, αλλά οι ισχυρισμοί για μεγάλη διάρκεια ζωής που βασίζονται καθαρά στη μέτρηση διάρκειας ζωής για τη συσκευασία LED (πηγή φωτός) μπορεί να είναι παραπλανητικοί.Η ωφέλιμη διάρκεια ζωής μιας συσκευασίας LED, μιας λάμπας LED ή ενός φωτιστικού LED (φωτιστικά σώματα) αναφέρεται συχνά ως το χρονικό σημείο όπου η έξοδος φωτεινής ροής έχει μειωθεί στο 70% της αρχικής της απόδοσης ή L70.Συνήθως, τα LED (πακέτα LED) έχουν διάρκεια ζωής L70 μεταξύ 30.000 και 100.000 ωρών (σε Ta = 85 °C).Ωστόσο, οι μετρήσεις LM-80 που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη της διάρκειας ζωής L70 των πακέτων LED χρησιμοποιώντας τη μέθοδο TM-21 λαμβάνονται με τις συσκευασίες LED που λειτουργούν συνεχώς υπό καλά ελεγχόμενες συνθήκες λειτουργίας (π.χ. σε περιβάλλον ελεγχόμενης θερμοκρασίας και τροφοδοτούνται με σταθερό DC ρεύμα κίνησης).Αντίθετα, τα συστήματα LED σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου αντιμετωπίζονται συχνά με υψηλότερη ηλεκτρική υπερένταση, υψηλότερες θερμοκρασίες διακλάδωσης και σκληρότερες περιβαλλοντικές συνθήκες.Τα συστήματα LED μπορεί να παρουσιάσουν επιταχυνόμενη συντήρηση του αυλού ή οριστική πρόωρη αστοχία.Γενικά,Λαμπτήρες LED (λαμπτήρες, σωλήνες)έχουν διάρκεια ζωής L70 μεταξύ 10.000 και 25.000 ώρες, τα ενσωματωμένα φωτιστικά LED (π.χ. φώτα υψηλής θέσης, φώτα δρόμου, κάτω φώτα) έχουν διάρκεια ζωής από 30.000 ώρες έως 60.000 ώρες.Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά προϊόντα φωτισμού - πυρακτώσεως (750-2.000 ώρες), αλογόνου (3.000-4.000 ώρες), συμπαγούς φθορισμού (8.000-10.000 ώρες) και αλογονίδιο μετάλλου (7.500-25.000 ώρες), συστήματα LED, ιδιαίτερα το ενσωματωμένο φωτιστικό, παρέχουν ουσιαστικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.Δεδομένου ότι τα φώτα LED δεν απαιτούν ουσιαστικά καμία συντήρηση, το μειωμένο κόστος συντήρησης σε συνδυασμό με την υψηλή εξοικονόμηση ενέργειας από τη χρήση των φώτων LED κατά τη διάρκεια της παρατεταμένης διάρκειας ζωής τους παρέχει τη βάση για υψηλή απόδοση επένδυσης (ROI).

12. Φωτοβιολογική ασφάλεια

Τα LED είναι φωτοβιολογικά ασφαλείς πηγές φωτός.Δεν παράγουν υπέρυθρη εκπομπή (IR) και εκπέμπουν αμελητέα ποσότητα υπεριώδους (UV) φωτός (λιγότερο από 5 uW/lm).Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως, φθορισμού και αλογονιδίου μετάλλου μετατρέπουν το 73%, το 37% και το 17% της ενέργειας που καταναλώνεται σε υπέρυθρη ενέργεια, αντίστοιχα.Εκπέμπουν επίσης στην περιοχή υπεριώδους ακτινοβολίας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος - πυρακτώσεως (70-80 uW/lm), συμπαγούς φθορισμού (30-100 uW/lm) και αλογονίδιο μετάλλου (160-700 uW/lm).Σε αρκετά υψηλή ένταση, οι πηγές φωτός που εκπέμπουν φως UV ή IR μπορεί να θέτουν φωτοβιολογικούς κινδύνους για το δέρμα και τα μάτια.Η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει καταρράκτη (θόλωμα του συνήθως διαυγούς φακού) ή φωτοκερατίτιδα (φλεγμονή του κερατοειδούς).Η σύντομη έκθεση σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας IR μπορεί να προκαλέσει θερμικό τραυματισμό στον αμφιβληστροειδή του ματιού.Η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλές δόσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να προκαλέσει καταρράκτη του φυσητήρα γυαλιού.Η θερμική ταλαιπωρία που προκαλείται από το σύστημα φωτισμού πυρακτώσεως είναι από καιρό ενοχλητική στη βιομηχανία υγειονομικής περίθαλψης, καθώς τα συμβατικά φώτα χειρουργικής εργασίας και τα φώτα οδοντιατρικής χειρουργικής χρησιμοποιούν πηγές φωτός πυρακτώσεως για να παράγουν φως με υψηλή πιστότητα χρώματος.Η δέσμη υψηλής έντασης που παράγεται από αυτά τα φωτιστικά αποδίδει μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας που μπορεί να κάνει τους ασθενείς πολύ άβολα.

Αναπόφευκτα, η συζήτηση γιαφωτοβιολογική ασφάλειασυχνά εστιάζει τον κίνδυνο του μπλε φωτός, ο οποίος αναφέρεται σε μια φωτοχημική βλάβη του αμφιβληστροειδούς που προκύπτει από έκθεση σε ακτινοβολία σε μήκη κύματος κυρίως μεταξύ 400 nm και 500 nm.Μια κοινή παρανόηση είναι ότι τα LED μπορεί να είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν κίνδυνο μπλε φωτός, επειδή τα περισσότερα λευκά LED που μετατρέπονται σε φώσφορο χρησιμοποιούν αντλία μπλε LED.Η DOE και η IES έχουν καταστήσει σαφές ότι τα προϊόντα LED δεν διαφέρουν από άλλες πηγές φωτός που έχουν την ίδια θερμοκρασία χρώματος σε σχέση με τον κίνδυνο μπλε φωτός.Τα LED που έχουν μετατραπεί σε φωσφόρο δεν ενέχουν τέτοιο κίνδυνο ακόμη και υπό αυστηρά κριτήρια αξιολόγησης.

13. Φαινόμενο ακτινοβολίας

Τα LED παράγουν ενέργεια ακτινοβολίας μόνο εντός του ορατού τμήματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος από περίπου 400 nm έως 700 nm.Αυτό το φασματικό χαρακτηριστικό δίνει στα φώτα LED ένα πολύτιμο πλεονέκτημα εφαρμογής έναντι των πηγών φωτός που παράγουν ενέργεια ακτινοβολίας έξω από το φάσμα του ορατού φωτός.Η υπεριώδης ακτινοβολία και η υπεριώδης ακτινοβολία από παραδοσιακές πηγές φωτός δεν ενέχουν μόνο φωτοβιολογικούς κινδύνους, αλλά επίσης οδηγούν σε υποβάθμιση του υλικού.Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι εξαιρετικά επιζήμια για τα οργανικά υλικά, καθώς η ενέργεια φωτονίων της ακτινοβολίας στη φασματική ζώνη υπεριώδους ακτινοβολίας είναι αρκετά υψηλή ώστε να παράγει οδούς άμεσης κοπής δεσμού και φωτοοξείδωσης.Η προκύπτουσα διαταραχή ή καταστροφή του χρωμοφόρου μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση και αποχρωματισμό του υλικού.Οι εφαρμογές μουσείων απαιτούν να φιλτράρονται όλες οι πηγές φωτός που παράγουν υπεριώδη ακτινοβολία άνω των 75 uW/lm, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η μη αναστρέψιμη ζημιά στα έργα τέχνης.Το IR δεν προκαλεί τον ίδιο τύπο φωτοχημικής βλάβης που προκαλείται από την υπεριώδη ακτινοβολία, αλλά μπορεί να συμβάλλει στη βλάβη.Η αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας ενός αντικειμένου μπορεί να οδηγήσει σε επιταχυνόμενη χημική δραστηριότητα και φυσικές αλλαγές.Η ακτινοβολία υπερύθρων σε υψηλές εντάσεις μπορεί να προκαλέσει σκλήρυνση της επιφάνειας, αποχρωματισμό και σκάσιμο των πινάκων, αλλοίωση καλλυντικών προϊόντων, ξήρανση λαχανικών και φρούτων, τήξη σοκολάτας και ζαχαροπλαστικής κ.λπ.

14. Ασφάλεια πυρκαγιάς και έκρηξης

Οι κίνδυνοι πυρκαγιάς και έκθεσης δεν είναι χαρακτηριστικό των συστημάτων φωτισμού LED, καθώς ένα LED μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μέσω ηλεκτροφωταύγειας μέσα σε ένα πακέτο ημιαγωγών.Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις παλαιού τύπου τεχνολογίες που παράγουν φως θερμαίνοντας νήματα βολφραμίου ή διεγείροντας ένα αέριο μέσο.Μια αστοχία ή ακατάλληλη λειτουργία μπορεί να οδηγήσει σε πυρκαγιά ή έκρηξη.Οι λαμπτήρες αλογονιδίων μετάλλων είναι ιδιαίτερα επιρρεπείς σε κίνδυνο έκρηξης επειδή ο σωλήνας τόξου χαλαζία λειτουργεί σε υψηλή πίεση (520 έως 3.100 kPa) και πολύ υψηλή θερμοκρασία (900 έως 1.100 °C).Βλάβες μη παθητικού σωλήνα τόξου που προκαλούνται από συνθήκες λήξης ζωής του λαμπτήρα, από αστοχίες έρματος ή από τη χρήση ακατάλληλου συνδυασμού λαμπτήρα-έρματος μπορεί να προκαλέσουν θραύση του εξωτερικού λαμπτήρα του λαμπτήρα αλογονιδίου μετάλλου.Τα θερμά θραύσματα χαλαζία μπορεί να αναφλέξουν εύφλεκτα υλικά, εύφλεκτες σκόνες ή εκρηκτικά αέρια/ατμούς.

15. Επικοινωνία ορατού φωτός (VLC)

Τα LED μπορούν να ανάβουν και να σβήνουν με συχνότητα μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να ανιχνεύσει το ανθρώπινο μάτι.Αυτή η αόρατη δυνατότητα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης ανοίγει μια νέα εφαρμογή για προϊόντα φωτισμού.LiFi (Light Fidelity) Η τεχνολογία έχει λάβει μεγάλη προσοχή στη βιομηχανία ασύρματων επικοινωνιών.Αξιοποιεί τις ακολουθίες «ON» και «OFF» των LED για τη μετάδοση δεδομένων.Σε σύγκριση με τις τρέχουσες τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας που χρησιμοποιούν ραδιοκύματα (π.χ. Wi-Fi, IrDA και Bluetooth), το LiFi υπόσχεται χίλιες φορές μεγαλύτερο εύρος ζώνης και σημαντικά υψηλότερη ταχύτητα μετάδοσης.Το LiFi θεωρείται ως μια ελκυστική εφαρμογή IoT λόγω της πανταχού παρουσίας του φωτισμού.Κάθε φως LED μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οπτικό σημείο πρόσβασης για ασύρματη επικοινωνία δεδομένων, εφόσον ο οδηγός του είναι ικανός να μετατρέπει περιεχόμενο ροής σε ψηφιακά σήματα.

16. Φωτισμός DC

Τα LED είναι συσκευές χαμηλής τάσης, με ρεύμα.Αυτή η φύση επιτρέπει στον φωτισμό LED να εκμεταλλεύεται τα δίκτυα διανομής συνεχούς ρεύματος χαμηλής τάσης (DC).Υπάρχει ένα επιταχυνόμενο ενδιαφέρον για συστήματα μικροδικτύων συνεχούς ρεύματος που μπορούν να λειτουργούν είτε ανεξάρτητα είτε σε συνδυασμό με ένα τυπικό δίκτυο κοινής ωφέλειας.Αυτά τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας μικρής κλίμακας παρέχουν βελτιωμένες διεπαφές με γεννήτριες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακή, αιολική, κυψέλες καυσίμου κ.λπ.).Η τοπικά διαθέσιμη ισχύς συνεχούς ρεύματος εξαλείφει την ανάγκη για μετατροπή ισχύος AC-DC σε επίπεδο εξοπλισμού, η οποία συνεπάγεται σημαντική απώλεια ενέργειας και είναι ένα κοινό σημείο αστοχίας σε συστήματα LED με τροφοδοσία AC.Ο υψηλής απόδοσης φωτισμός LED βελτιώνει με τη σειρά του την αυτονομία των επαναφορτιζόμενων μπαταριών ή των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας.Καθώς η δικτυακή επικοινωνία που βασίζεται σε IP κερδίζει δυναμική, το Power over Ethernet (PoE) εμφανίστηκε ως μια επιλογή μικροδικτύου χαμηλής κατανάλωσης για την παροχή ισχύος DC χαμηλής τάσης μέσω του ίδιου καλωδίου που παρέχει τα δεδομένα Ethernet.Ο φωτισμός LED έχει σαφή πλεονεκτήματα για την αξιοποίηση των δυνατοτήτων μιας εγκατάστασης PoE.

17. Λειτουργία σε ψυχρή θερμοκρασία

Ο φωτισμός LED υπερέχει σε περιβάλλοντα χαμηλών θερμοκρασιών.Ένα LED μετατρέπει την ηλεκτρική ισχύ σε οπτική ισχύ μέσω της ηλεκτροφωταύγειας έγχυσης που ενεργοποιείται όταν η δίοδος ημιαγωγών είναι ηλεκτρικά πολωμένη.Αυτή η διαδικασία εκκίνησης δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.Η χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος διευκολύνει τη διάχυση της απορριπτόμενης θερμότητας που παράγεται από τα LED και έτσι τα απαλλάσσει από τη θερμική πτώση (μείωση της οπτικής ισχύος σε υψηλές θερμοκρασίες).Αντίθετα, η λειτουργία σε ψυχρή θερμοκρασία είναι μια μεγάλη πρόκληση για τους λαμπτήρες φθορισμού.Για να τεθεί σε λειτουργία ο λαμπτήρας φθορισμού σε ψυχρό περιβάλλον απαιτείται υψηλή τάση για την εκκίνηση του ηλεκτρικού τόξου.Οι λαμπτήρες φθορισμού χάνουν επίσης σημαντική ποσότητα της ονομαστικής απόδοσης φωτός τους σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, ενώ τα φώτα LED αποδίδουν στο μέγιστο δυνατό βαθμό σε ψυχρά περιβάλλοντα —ακόμη και έως -50°C.Επομένως, τα φώτα LED είναι ιδανικά για χρήση σε καταψύκτες, ψυγεία, ψυκτικές εγκαταστάσεις και εφαρμογές σε εξωτερικούς χώρους.

18. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις

Τα φώτα LED παράγουν σημαντικά λιγότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τις παραδοσιακές πηγές φωτισμού.Η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας μεταφράζεται σε χαμηλές εκπομπές άνθρακα.Τα LED δεν περιέχουν υδράργυρο και έτσι δημιουργούν λιγότερες περιβαλλοντικές επιπλοκές στο τέλος του κύκλου ζωής τους.Συγκριτικά, η απόρριψη λαμπτήρων φθορισμού και HID που περιέχουν υδράργυρο περιλαμβάνει τη χρήση αυστηρών πρωτοκόλλων διάθεσης απορριμμάτων.