שוק התאורה העולמי עבר מהפך קיצוני המונע על ידי האימוץ ההולך וגדל של טכנולוגיית דיודות פולטות אור (LED).מהפכת תאורה מוצקה (SSL) זו שינתה מהותית את הכלכלה הבסיסית של השוק ואת הדינמיקה של התעשייה.לא רק צורות שונות של פרודוקטיביות אפשרו על ידי טכנולוגיית SSL, המעבר מטכנולוגיות קונבנציונליות לכיוון תאורת LED משנה באופן עמוק את הדרך שבה אנשים חושבים גם על תאורה.טכנולוגיות תאורה קונבנציונליות תוכננו בעיקר כדי לתת מענה לצרכים החזותיים.עם תאורת LED, הגירוי החיובי של ההשפעות הביולוגיות של האור על בריאותם ורווחתם של אנשים מושך תשומת לב גוברת.הופעתה של טכנולוגיית LED גם סללה את הדרך להתכנסות בין תאורה ל האינטרנט של הדברים (IoT), מה שפותח עולם חדש של אפשרויות.בשלב מוקדם, היה בלבול רב לגבי תאורת LED.צמיחת שוק גבוהה ועניין צרכני עצום יוצרים צורך דחוף לנקות את הספקות סביב הטכנולוגיה וליידע את הציבור על יתרונותיה וחסרונותיה.

איךes לדעֲבוֹדָה?

LED היא חבילת מוליכים למחצה הכוללת קוביית LED (שבב) ורכיבים אחרים המספקים תמיכה מכנית, חיבור חשמלי, הולכה תרמית, ויסות אופטי והמרת אורך גל.שבב ה-LED הוא בעצם מכשיר צומת pn הנוצר על ידי שכבות מוליכים למחצה מורכבות הפוכה.המוליך למחצה המורכב בשימוש נפוץ הוא גליום ניטריד (GaN) בעל פער פס ישיר המאפשר הסתברות גבוהה יותר לרקומבינציה קרינה מאשר מוליכים למחצה עם פער פס עקיף.כאשר צומת pn מוטה בכיוון קדימה, אלקטרונים מפס ההולכה של שכבת המוליכים למחצה מסוג n נעים על פני שכבת הגבול לתוך צומת p ומתחברים מחדש עם חורים מפס הערכיות של שכבת המוליכים למחצה מסוג p ב- אזור פעיל של הדיודה.ריקומבינציית האלקטרון-חור גורם לאלקטרונים ליפול למצב של אנרגיה נמוכה יותר ולשחרר את האנרגיה העודפת בצורה של פוטונים (חבילות אור).אפקט זה נקרא אלקטרולומינסנציה.הפוטון יכול להעביר קרינה אלקטרומגנטית בכל אורכי הגל.אורכי הגל המדויקים של האור הנפלט מהדיודה נקבעים לפי פער פס האנרגיה של המוליך למחצה.

האור הנוצר באמצעות אלקטרו-לומינסנציה ב- שבב LEDבעל התפלגות אורך גל צרה עם רוחב פס טיפוסי של כמה עשרות ננומטרים.פליטת פס צר גורמת לאור בעל צבע יחיד כגון אדום, כחול או ירוק.על מנת לספק מקור אור לבן ספקטרום רחב, יש להרחיב את רוחב חלוקת הכוח הספקטרלית (SPD) של שבב ה-LED.האלקטרו-לומינסנציה משבב ה-LED מומרת באופן חלקי או מלא באמצעות פוטו-לומינצנציה בזרחנים.רוב נוריות ה-LED הלבנות משלבות פליטת אורך גל קצר משבבי InGaN כחולים ואור הנפלט מחדש באורך גל ארוך יותר מזרחנים.אבקת הזרחן מפוזרת במטריצת סיליקון, אפוקסי או מטריצות שרף אחרות.המטריצה ​​המכילה זרחן מצופה על שבב ה-LED.אור לבן יכול להיות מופק גם על ידי שאיבת זרחנים אדום, ירוק וכחול באמצעות שבב LED אולטרה סגול (UV) או סגול.במקרה זה, הלבן המתקבל יכול להשיג עיבוד צבע מעולה.אבל גישה זו סובלת מיעילות נמוכה מכיוון שהשינוי הגדול באורך הגל הכרוך בהמרה כלפי מטה של ​​אור UV או סגול מלווה באובדן אנרגיה גבוה של סטוקס.

יתרונות שלתאורת LED

המצאת מנורות ליבון לפני הרבה יותר ממאה שנה חוללה מהפכה בתאורה המלאכותית.נכון לעכשיו, אנו עדים למהפכת התאורה הדיגיטלית שמאפשרת SSL.תאורה מבוססת מוליכים למחצה לא רק מספקת עיצוב, ביצועים ויתרונות כלכליים חסרי תקדים, אלא גם מאפשרת שפע של יישומים חדשים והצעות ערך שנחשבו בעבר בלתי מעשיות.התמורה מקצירת היתרונות הללו תעלה בהרבה על העלות המוקדמת הגבוהה יחסית של התקנת מערכת LED, שעליה עדיין יש היסוס בשוק.

1. יעילות אנרגטית

אחת ההצדקות העיקריות למעבר לתאורת LED היא יעילות אנרגטית.במהלך העשור האחרון, יעילות האור של חבילות LED לבנות שעברו המרה בזרחן עלתה מ-85 lm/W ליותר מ-200 lm/W, המייצגת יעילות המרת הספק חשמלי לאופטי (PCE) של למעלה מ-60%, בזרם הפעלה סטנדרטי. צפיפות של 35 A/cm2.למרות השיפורים ביעילות של נורות LED כחולות InGaN, זרחנים (יעילות ואורך גל תואמות לתגובת העין האנושית) ובחבילה (פיזור/ספיגה אופטית), משרד האנרגיה האמריקאי (DOE) אומר שנותר יותר מרווח ראש עבור PC-LED שיפורי יעילות ויעילות אור של כ-255 lm/W אמורים להיות אפשריים באופן מעשי עבור נוריות משאבה כחולות.יעילות אור גבוהה היא ללא ספק יתרון מכריע של נוריות LED על פני מקורות אור מסורתיים - ליבון (עד 20 lm/W), הלוגן (עד 22 lm/W), ניאון ליניארי (65-104 lm/W), פלורסנט קומפקטי (46). -87 lm/W), פלורסנט אינדוקציה (70-90 lm/W), אדי כספית (60-60 lm/W), נתרן בלחץ גבוה (70-140 lm/W), קוורץ מתכת הליד (64-110 lm/W) W), ומתכת הליד קרמית (80-120 lm/W).

2. יעילות מסירה אופטית

מעבר לשיפורים משמעותיים ביעילות מקור האור, היכולת להשיג יעילות אופטית גבוהה של גוף תאורה עם תאורת LED פחות מוכרת לצרכנים הכלליים אך רצויה מאוד על ידי מעצבי תאורה.האספקה ​​האפקטיבית של האור הנפלט ממקורות האור למטרה הייתה אתגר עיצובי גדול בתעשייה.מנורות מסורתיות בצורת נורה פולטות אור לכל הכיוונים.הדבר גורם לכך שחלק ניכר משטף האור שמייצרת המנורה ייכלא בתוך גוף התאורה (למשל על ידי מחזירי אור, מפזרים), או לברוח מגוף התאורה בכיוון שאינו שימושי עבור היישום המיועד או פשוט פוגע בעין.גופי תאורה HID כגון מתכת הליד ונתרן בלחץ גבוה הם בדרך כלל יעילים בכ-60% עד 85% בהפניית האור המופק מהמנורה אל מחוץ לגוף התאורה.זה לא נדיר שפנסים שקועים ותנורים שמשתמשים במקורות אור פלורסנט או הלוגן יחוו הפסדים אופטיים של 40-50%.האופי הכיווני של תאורת LED מאפשר אספקה ​​יעילה של האור, ומקדם הצורה הקומפקטי של נוריות הלד מאפשר ויסות יעיל של שטף האור באמצעות עדשות מורכבות.מערכות תאורת LED מעוצבות היטב יכולות לספק יעילות אופטית של יותר מ-90%.

3. אחידות הארה

תאורה אחידה היא אחד מהעדיפויות העליונות בעיצובי תאורת סביבה פנימית ותאורת שטח/כביש חוץ.אחידות היא מדד ליחסים של עוצמת ההארה על פני שטח.תאורה טובה אמורה להבטיח חלוקה אחידה של אירועי לומן על פני משטח או אזור משימה.הבדלי בהירות קיצוניים הנובעים מתאורה לא אחידה עלולים להוביל לעייפות חזותית, להשפיע על ביצוע המשימה ואף להוות דאגה בטיחותית שכן העין צריכה להסתגל בין משטחים של הבדלי בהירות.מעברים מאזור מואר בבהירות לאזור בעל בהירות שונה מאוד יגרמו לאובדן מעבר של חדות הראייה, שיש לו השלכות בטיחותיות גדולות ביישומים חיצוניים שבהם מעורבת תנועת כלי רכב.במתקנים פנימיים גדולים, תאורה אחידה תורמת לנוחות חזותית גבוהה, מאפשרת גמישות במיקומי המשימות ומייתרת את הצורך בהעברת גופי תאורה.זה יכול להיות מועיל במיוחד במתקנים תעשייתיים ומסחריים במפרץ גבוה, שבהם עלות ואי נוחות ניכרים מעורבים בהזזת גופי תאורה.גופי תאורה המשתמשים במנורות HID הם בעלי עוצמת הארה גבוהה בהרבה ישירות מתחת לגוף התאורה מאשר לאזורים רחוקים יותר מגוף התאורה.זה מביא לאחידות ירודה (יחס מקסימלי לדקה 6:1).על מעצבי תאורה להגביר את צפיפות הגופים כדי להבטיח שאחידות עוצמת ההארה עומדת בדרישת העיצוב המינימלית.לעומת זאת, משטח פולט אור גדול (LES) שנוצר ממערך של נוריות LED בגודל קטן מייצר פיזור אור עם אחידות של פחות מ-3:1 יחס מקסימלי/דקה, מה שמתורגם לתנאי ראייה גדולים יותר כמו גם למספר מופחת משמעותית של התקנות על אזור המשימה.

4. תאורה כיוונית

בגלל דפוס הפליטה הכיוונית שלהם וצפיפות השטף הגבוהה, נוריות LED מתאימות מטבען להארה כיוונית.גוף תאורה כיווני מרכז את האור הנפלט ממקור האור לתוך אלומה מכוונת העוברת ללא הפרעה מגוף התאורה אל אזור המטרה.קרני אור ממוקדות צר משמשות ליצירת היררכיה של חשיבות באמצעות שימוש בקונטרסט, כדי לגרום לתכונות נבחרות לבלוט מהרקע, ולהוסיף עניין ומשיכה רגשית לאובייקט.גופי תאורה כיווניים, לרבות זרקורים וזרקורים, נמצאים בשימוש נרחב ביישומי תאורת הדגשה כדי לשפר את הבולטות או להדגיש אלמנט עיצובי.תאורה כיוונית משמשת גם ביישומים שבהם יש צורך בקרן חזקה כדי לסייע בביצוע משימות חזותיות תובעניות או לספק תאורה לטווח ארוך.מוצרים המשרתים מטרה זו כוללים פנסים,זרקורים, נקודות מעקב,פנסי נסיעה לרכב, פנסי אצטדיוןוכו'. גוף תאורה LED יכול לארוז מספיק אגרוף בתפוקת האור שלו, בין אם כדי ליצור אלומת "קשה" מוגדרת היטב עבור דרמה גבוהה עם נוריות COBאו לזרוק קרן ארוכה למרחקים עםנוריות LED בהספק גבוה.

5. הנדסה ספקטרלית

טכנולוגיית LED מציעה את היכולת החדשה לשלוט בחלוקת הכוח הספקטרלית (SPD) של מקור האור, מה שאומר שניתן להתאים את הרכב האור עבור יישומים שונים.יכולת השליטה הספקטרלית מאפשרת לעצב את הספקטרום ממוצרי תאורה כך שיפעיל תגובות חזותיות, פיזיולוגיות, פסיכולוגיות, קולטן צמח או אפילו גלאי מוליכים למחצה (כלומר מצלמת HD) אנושיים ספציפיים, או שילוב של תגובות כאלה.ניתן להשיג יעילות ספקטרלית גבוהה באמצעות מקסום אורכי גל רצויים והסרה או הפחתה של חלקים מזיקים או מיותרים של הספקטרום עבור יישום נתון.ביישומי אור לבן, ניתן לבצע אופטימיזציה של ה-SPD של נורות LED עבור נאמנות צבעים שנקבעה וטמפרטורת צבע בקורלציה (CCT).עם עיצוב רב-ערוצי, מרובה פולטים, הצבע המיוצר על ידי גוף תאורה LED ניתן לשליטה אקטיבית ומדויקת.מערכות ערבוב צבעים RGB, RGBA או RGBW המסוגלות להפיק ספקטרום מלא של אור יוצרות אינסוף אפשרויות אסתטיות עבור מעצבים ואדריכלים.מערכות לבנות דינמיות משתמשות בנורות LED מרובות CCT כדי לספק עמעום חם המחקה את מאפייני הצבע של מנורות ליבון כשהן מעומעמות, או לספק תאורה לבנה מתכווננת המאפשרת שליטה עצמאית הן בטמפרטורת הצבע והן בעוצמת האור.תאורה ממוקדת אנושיתמבוסס על טכנולוגיית LED לבן מתכוונןהוא אחד המומנטומים מאחורי הרבה מהפיתוחים העדכניים ביותר של טכנולוגיית התאורה.

6. מיתוג הפעלה/כיבוי

נוריות לד נדלקות בבהירות מלאה כמעט מיידית (בחד-ספרתי עד עשרות ננו-שניות) ויש להן זמן כיבוי בעשרות ננו-שניות.לעומת זאת, זמן החימום, או הזמן שלוקח לנורה להגיע לתפוקת האור המלאה, של מנורות פלורסנט קומפקטיות יכול להימשך עד 3 דקות.מנורות HID דורשות תקופת חימום של מספר דקות לפני מתן אור שמיש.התקלה חוזרת חמה מעוררת דאגה גדולה בהרבה מההפעלה הראשונית של מנורות הליד מתכת שהיו בעבר הטכנולוגיה העיקרית שהופעלה עבור תאורת מפרץ גבוהו תאורה בהספק גבוהב מתקנים תעשייתיים,אצטדיונים וזירות.הפסקת חשמל למתקן עם תאורת מתכת הליד עלולה לסכן את הבטיחות והאבטחה מכיוון שתהליך ההצתה החמה של מנורות מתכת הליד נמשך עד 20 דקות.הפעלה מיידית והפצה חוזרת חמה מעניקים לנוריות עמדה ייחודית לביצוע משימות רבות ביעילות.לא רק יישומי תאורה כללית נהנים מאוד מזמן התגובה הקצר של נוריות LED, גם מגוון רחב של יישומים מיוחדים קוצרים את היכולת הזו.לדוגמה, נורות LED עשויות לעבוד בסנכרון עם מצלמות תנועה כדי לספק תאורה לסירוגין ללכידת רכב בתנועה.נוריות LED נדלקות 140 עד 200 מילישניות מהר יותר מנורות ליבון.היתרון בזמן התגובה מצביע על כך שנורות בלם LED יעילים יותר מנורות ליבון במניעת התנגשויות אחוריות.יתרון נוסף של נוריות בפעולת המיתוג הוא מחזור המיתוג.תוחלת החיים של נוריות לא מושפעת ממעבר תכוף.נהגי LED טיפוסיים ליישומי תאורה כללית מדורגים ל-50,000 מחזורי מיתוג, וזה נדיר שנהגי LED בעלי ביצועים גבוהים סובלים 100,000, 200,000 או אפילו מיליון מחזורי מיתוג.חיי LED אינם מושפעים מרכיבה מהירה על אופניים (מיתוג בתדר גבוה).תכונה זו הופכת את נורות ה-LED למתאימים היטב לתאורה דינמית ולשימוש עם פקדי תאורה כגון חיישני תפוסה או אור יום.מצד שני, מיתוג הפעלה/כיבוי תכוף עלול לקצר את אורך החיים של מנורות ליבון, HID ופלורסנט.למקורות אור אלה יש בדרך כלל רק כמה אלפי מחזורי מיתוג במהלך החיים המדורגים שלהם.

7. יכולת עמעום

היכולת להפיק תפוקת אור בצורה דינאמית מאוד מעניקה לנוריות לד בצורה מושלמתבקרת עמעום, ואילו מנורות פלורסנט ו-HID אינן מגיבות היטב לעמעום.עמעום מנורות פלורסנט מחייב שימוש במעגלים יקרים, גדולים ומורכבים על מנת לשמור על תנאי עירור הגז והמתח.עמעום מנורות HID יוביל לחיים קצרים יותר ולכשל בטרם עת של המנורה.לא ניתן לעמעם מנורות מתכת הליד ונתרן בלחץ גבוה מתחת ל-50% מההספק הנקוב.הם גם מגיבים לאותות עמעום באופן איטי יותר מאשר נוריות LED.עמעום LED יכול להתבצע או באמצעות הפחתת זרם קבוע (CCR), הידוע יותר בשם עמעום אנלוגי, או על ידי החלת אפנון רוחב פולס (PWM) על LED, AKA דיגיטלי עמעום.עמעום אנלוגי שולט בזרם הכונן הזורם אל הנוריות.זהו פתרון העמעום הנפוץ ביותר עבור יישומי תאורה כללית, אם כי נוריות LED עשויות לא להופיע היטב בזרמים נמוכים מאוד (מתחת ל-10%).עמעום PWM משנה את מחזור העבודה של אפנון רוחב הדופק כדי ליצור ערך ממוצע בפלט שלו על פני טווח מלא בין 100% ל-0%.בקרת עמעום של נוריות LED מאפשרת ליישר את התאורה לצרכי האדם, למקסם את החיסכון באנרגיה, לאפשר ערבוב צבעים וכוונון CCT ולהאריך את חיי LED.

8. יכולת שליטה

האופי הדיגיטלי של נורות LED מאפשר אינטגרציה חלקה של חיישנים, מעבדים, בקרים וממשקי רשת למערכות תאורה להטמעת אסטרטגיות תאורה חכמות שונות, מתאורה דינמית ותאורה אדפטיבית ועד לכל מה שה-IoT יביא בהמשך.ההיבט הדינמי של תאורת LED נע בין שינוי צבע פשוט למופעי אור מורכבים על פני מאות או אלפי צמתי תאורה הניתנים לשליטה בנפרד ותרגום מורכב של תוכן וידאו להצגה במערכות LED מטריקס.טכנולוגיית SSL היא לב ליבה של המערכת האקולוגית הגדולה של פתרונות תאורה מחובריםשיכולה למנף קצירת אור יום, חישת תפוסה, בקרת זמן, יכולת תכנות משובצת והתקנים המחוברים לרשת לשליטה, אוטומציה ואופטימיזציה של היבטים שונים של תאורה.העברת בקרת תאורה לרשתות מבוססות IP מאפשרת למערכות תאורה חכמות ועמוסות חיישנים לפעול יחד עם מכשירים אחרים בתוך רשתות IoT.זה פותח אפשרויות ליצירת מגוון רחב של שירותים, הטבות, פונקציונליות וזרמי הכנסה חדשים המשפרים את הערך של מערכות תאורת LED.ניתן ליישם את השליטה במערכות תאורת LED באמצעות מגוון קווי ותקשורת אלחוטיתפרוטוקולים, כולל פרוטוקולי בקרת תאורה כגון 0-10V, DALI, DMX512 ו-DMX-RDM, פרוטוקולי אוטומציה של בנייה כגון BACnet, LON, KNX ו-EnOcean, ופרוטוקולים הפרוסים בארכיטקטורת הרשת הפופולרית יותר ויותר (למשל ZigBee, Z-Wave, רשת Bluetooth, חוט).

9. גמישות עיצובית

הגודל הקטן של נוריות הלד מאפשר למתכנני גופים ליצור מקורות אור לצורות וגדלים המתאימים ליישומים רבים.מאפיין פיזי זה מעניק למעצבים יותר חופש לבטא את פילוסופיית העיצוב שלהם או לחבר זהויות מותג.הגמישות הנובעת משילוב ישיר של מקורות אור מציעה אפשרויות ליצור מוצרי תאורה הנושאים מיזוג מושלם בין צורה לתפקוד.גופי תאורה לדניתן לעצב כדי לטשטש את הגבולות בין עיצוב לאמנות עבור יישומים שבהם יש פקודה לנקודת מוקד דקורטיבית.ניתן גם לעצב אותם כדי לתמוך ברמה גבוהה של אינטגרציה אדריכלית ולהתמזג בכל הרכב עיצובי.תאורת מצב מוצק מניעה מגמות עיצוב חדשות גם במגזרים אחרים.אפשרויות עיצוב ייחודיות מאפשרות ליצרני רכב לעצב פנסים ופנסים אחוריים ייחודיים המעניקים למכוניות מראה מושך.

10. עמידות

נורת LED פולטת אור מגוש של מוליכים למחצה - במקום מנורת זכוכית או צינור, כפי שקורה בנורות ליבון, הלוגן, פלורסנט ו-HID מדור קודם המנצלות חוטים או גזים ליצירת אור.התקני המצב המוצק מותקנים בדרך כלל על לוח מעגלים מודפסים בליבת מתכת (MCPCB), כאשר החיבור מסופק בדרך כלל על ידי מובילים מולחמים.ללא זכוכית שבירה, ללא חלקים נעים וללא שבירה של נימה, מערכות תאורת LED עמידות במיוחד בפני זעזועים, רעידות ובלאי.לעמידות המצב המוצק של מערכות תאורת LED יש ערכים ברורים במגוון יישומים.בתוך מתקן תעשייתי, ישנם מקומות שבהם האורות סובלים מרטט מוגזם ממכונות גדולות.גופי תאורה המותקנים לצד כבישים ומנהרות חייבים לסבול רעידות חוזרות ונשנות הנגרמות על ידי כלי רכב כבדים שעוברים על פניהם במהירות גבוהה.רטט מהווה את יום העבודה הטיפוסי של נורות עבודה המותקנות על כלי רכב, מכונות וציוד בנייה, כרייה וחקלאות.גופי תאורה ניידים כגון פנסים ופנסי קמפינג נתונים לרוב לפגיעה של טיפות.ישנם גם יישומים רבים שבהם מנורות שבורות מהוות סכנה לדיירים.כל האתגרים הללו דורשים פתרון תאורה קשוח, וזה בדיוק מה שתאורת מצב מוצק יכולה להציע.

11. חיי מוצר

אורך חיים ארוך בולט כאחד היתרונות העיקריים של תאורת LED, אך טענות על חיים ארוכים המבוססות אך ורק על מדד החיים של חבילת LED (מקור אור) עלולות להיות מטעות.אורך החיים השימושי של חבילת LED, מנורת LED או גוף תאורה LED (גופי תאורה) מצוטט לעתים קרובות כנקודת הזמן שבה פלט שטף האור ירד ל-70% מהתפוקה הראשונית שלו, או L70.בדרך כלל, לנוריות LED (חבילות LED) יש אורך חיים של L70 בין 30,000 ל-100,000 שעות (ב-Ta = 85 מעלות צלזיוס).עם זאת, מדידות LM-80 המשמשות לניבוי חיי L70 של חבילות LED בשיטת TM-21 נלקחות כאשר חבילות LED פועלות ברציפות בתנאי הפעלה מבוקרים היטב (למשל בסביבה מבוקרת טמפרטורה ומסופקת עם DC קבוע זרם כונן).לעומת זאת, מערכות LED ביישומים בעולם האמיתי נתקלות לעתים קרובות במתח חשמלי גבוה יותר, טמפרטורות גבוהות יותר של צומת ותנאים סביבתיים קשים יותר.מערכות LED עשויות לחוות תחזוקה מואצת של לומן או כשל מוחלט בטרם עת.בכללי,מנורות LED (נורות, צינורות)יש אורך חיים של L70 בין 10,000 ל-25,000 שעות, לגופי תאורה משולבים LED (למשל תאורת מפרץ גבוה, פנסי רחוב, פנסים למטה) יש אורך חיים בין 30,000 שעות ל-60,000 שעות.בהשוואה למוצרי תאורה מסורתיים - ליבון (750-2,000 שעות), הלוגן (3,000-4,000 שעות), פלורסנט קומפקטי (8,000-10,000 שעות) ומתכת הליד (7,500-25,000 שעות), מערכות LED, בפרט גופי התאורה המשולבים, לספק חיי שירות ארוכים יותר באופן משמעותי.מאחר שנורות LED כמעט ואינן דורשות תחזוקה, עלויות תחזוקה מופחתות יחד עם חיסכון גבוה באנרגיה מהשימוש בנורות LED לאורך אורך החיים הממושך שלהן מספקות בסיס להחזר גבוה על ההשקעה (ROI).

12. בטיחות פוטוביולוגית

נוריות LED הן מקורות אור בטוחים מבחינה פוטו-ביולוגית.הם אינם מייצרים פליטת אינפרא אדום (IR) ופולטים כמות זניחה של אור אולטרה סגול (UV) (פחות מ-5 uW/lm).מנורות ליבון, פלורסנט ומתכת הליד ממירות 73%, 37% ו-17% מהכוח הנצרך לאנרגיה אינפרא אדום, בהתאמה.הם גם פולטים באזור ה-UV של הספקטרום האלקטרומגנטי - ליבון (70-80 uW/lm), פלורסנט קומפקטי (30-100 uW/lm) ומתכת הליד (160-700 uW/lm).בעוצמה גבוהה מספיק, מקורות אור הפולטים אור UV או IR עלולים להוות סכנות פוטו-ביולוגיות לעור ולעיניים.חשיפה לקרינת UV עלולה לגרום לקטרקט (התערבות של העדשה השקופה בדרך כלל) או לפוטוקרטיטיס (דלקת בקרנית).חשיפה קצרה לרמות גבוהות של קרינת IR עלולה לגרום לפגיעה תרמית ברשתית העין.חשיפה ארוכת טווח למינונים גבוהים של קרינה אינפרא אדומה עלולה לגרום לקטרקט של מנפח זכוכית.אי נוחות תרמית הנגרמת על ידי מערכת תאורת ליבון היא כבר זמן רב מטרד בתעשיית הבריאות, שכן מנורות עבודה כירורגיות קונבנציונליות ואורות ניתוח שיניים משתמשים במקורות אור ליבון כדי להפיק אור עם נאמנות צבע גבוהה.האלומה בעוצמה הגבוהה המיוצרים על ידי גופי תאורה אלו מספקת כמות גדולה של אנרגיה תרמית שעלולה לגרום למטופלים לאי נוחות רבה.

בהכרח, הדיון בבטיחות פוטו-ביולוגיתלעתים קרובות ממקד את מפגע האור הכחול, המתייחס לנזק פוטוכימי של הרשתית הנובע מחשיפה לקרינה באורכי גל בעיקר בין 400 ננומטר ל-500 ננומטר.תפיסה שגויה נפוצה היא שלדים עשויות להיות סבירות יותר לגרום לסכנת אור כחול מכיוון שרוב נוריות הלד הלבנות המומרות בזרחן משתמשות במשאבת LED כחולה.DOE ו-IES הבהירו שמוצרי LED אינם שונים ממקורות אור אחרים בעלי אותה טמפרטורת צבע ביחס למפגע האור הכחול.נורות לד המומרות זרחן אינן מהוות סיכון כזה אפילו תחת קריטריוני הערכה קפדניים.

13. אפקט קרינה

נוריות LED מייצרות אנרגיית קרינה רק בחלק הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי מ-400 ננומטר לערך עד 700 ננומטר.מאפיין ספקטרלי זה נותן לנורות LED יתרון יישומי רב ערך על פני מקורות אור המייצרים אנרגיית קרינה מחוץ לספקטרום האור הנראה.קרינת UV ו-IR ממקורות אור מסורתיים לא רק מהווה סכנות פוטו-ביולוגיות, אלא גם מובילה להתדרדרות החומר.קרינת UV מזיקה מאוד לחומרים אורגניים שכן אנרגיית הפוטונים של קרינה בפס הספקטרלי ה-UV גבוהה מספיק כדי לייצר ניתוק קשר ישיר ומסלולי פוטו חמצון.השיבוש או ההרס של הכרומופור כתוצאה מכך עלולים להוביל להידרדרות חומרית ולשינוי צבע.יישומי מוזיאון דורשים סינון של כל מקורות האור המייצרים UV העולה על 75 uW/lm על מנת למזער נזק בלתי הפיך ליצירות האמנות.IR אינו גורם לאותו סוג של נזק פוטוכימי הנגרם מקרינת UV אך עדיין יכול לתרום לנזק.הגדלת טמפרטורת פני השטח של חפץ עלולה לגרום לפעילות כימית מואצת ולשינויים פיזיים.קרינת IR בעוצמות גבוהות עלולה לעורר התקשות פני השטח, שינוי צבע וסדקים של ציורים, הידרדרות של מוצרי קוסמטיקה, ייבוש של ירקות ופירות, המסת שוקולד וממתקים וכו'.

14. בטיחות אש ופיצוץ

סכנות שריפה וחשיפה אינן מאפיין של מערכות תאורת LED שכן LED ממירה כוח חשמלי לקרינה אלקטרומגנטית באמצעות אלקטרו-אור בתוך חבילת מוליכים למחצה.זאת בניגוד לטכנולוגיות עתיקות יומין המפיקות אור על ידי חימום חוטי טונגסטן או על ידי מלהיב מדיום גזי.כשל או פעולה לא תקינה עלולים לגרום לשריפה או לפיצוץ.מנורות מתכת הליד נוטות במיוחד לסכנת פיצוץ מכיוון שצינור קשת הקוורץ פועל בלחץ גבוה (520 עד 3,100 kPa) ובטמפרטורה גבוהה מאוד (900 עד 1,100 מעלות צלזיוס).כשלים בצינורות קשת לא פסיביים הנגרמים מתנאי סוף החיים של המנורה, מכשלים בנטל או משימוש בשילוב לא תקין של מנורה-נטל עלולים לגרום לשבירה של הנורה החיצונית של מנורת המתכת הליד.שברי הקוורץ החמים עלולים להצית חומרים דליקים, אבק בעירה או גזים/אדים נפיצים.

15. תקשורת אור נראה (VLC)

ניתן להדליק ולכבות נורות LED בתדר מהיר יותר ממה שהעין האנושית יכולה לזהות.יכולת הפעלה/כיבוי בלתי נראית זו פותחת אפליקציה חדשה למוצרי תאורה.LiFi (נאמנות קלה) הטכנולוגיה זכתה לתשומת לב רבה בתעשיית התקשורת האלחוטית.הוא ממנף את רצפי "ON" ו- "OFF" של נוריות להעברת נתונים.בהשוואה לטכנולוגיות תקשורת אלחוטיות נוכחיות המשתמשות בגלי רדיו (למשל, Wi-Fi, IrDA ו-Bluetooth), LiFi מבטיח רוחב פס רחב פי אלף ומהירות שידור גבוהה משמעותית.LiFi נחשב כיישום IoT מושך בשל נוכחות התאורה בכל מקום.כל נורת LED יכולה לשמש כנקודת גישה אופטית לתקשורת נתונים אלחוטית, כל עוד מנהל ההתקן שלה מסוגל להפוך תוכן זורם לאותות דיגיטליים.

16. תאורת DC

נוריות LED הן מכשירים מונעי זרם במתח נמוך.טבע זה מאפשר לתאורת LED לנצל את רשתות הפצה של זרם ישר במתח נמוך (DC).קיים עניין מואץ במערכות מיקרוגריד DC שיכולות לפעול באופן עצמאי או בשילוב עם רשת שירות סטנדרטית.רשתות חשמל בקנה מידה קטן אלו מספקות ממשקים משופרים עם מחוללי אנרגיה מתחדשת (שמש, רוח, תא דלק וכו').כוח DC זמין מקומי מבטל את הצורך בהמרת מתח AC-DC ברמת הציוד, הכרוך באובדן אנרגיה מהותי ומהווה נקודת כשל נפוצה במערכות LED המופעלות על-ידי AC.תאורת LED יעילות גבוהה בתורה משפרת את האוטונומיה של סוללות נטענות או מערכות אחסון אנרגיה.ככל שתקשורת רשת מבוססת IP תופסת תאוצה, Power over Ethernet (PoE) הופיע כאפשרות מיקרו-רשת בעלת הספק נמוך לספק מתח DC במתח נמוך על אותו כבל שמספק את נתוני ה-Ethernet.לתאורת LED יש יתרונות ברורים למינוף היתרונות של התקנת PoE.

17. פעולה בטמפרטורה קרה

תאורת LED מצטיינת בסביבות טמפרטורות קרות.נורית LED ממירה כוח חשמלי להספק אופטי באמצעות אלקטרו-לומינצנציית הזרקת המופעלת כאשר דיודה המוליכה למחצה מוטה חשמלית.תהליך הפעלה זה אינו תלוי טמפרטורה.טמפרטורת סביבה נמוכה מקלה על פיזור חום הפסולת הנוצר מנורות LED ובכך פוטרת אותם מצניחת תרמית (הפחתה בעוצמה האופטית בטמפרטורות גבוהות).לעומת זאת, פעולה בטמפרטורה קרה היא אתגר גדול עבור מנורות פלורסנט.כדי להפעיל את מנורת הפלורסנט בסביבה קרה יש צורך במתח גבוה כדי להפעיל את הקשת החשמלית.מנורות פלורסנט גם מאבדות כמות ניכרת מתפוקת האור המדורגת שלהן בטמפרטורות מתחת לאפס, בעוד שנורות LED מתפקדות במיטבן בסביבות קרות - אפילו עד -50 מעלות צלזיוס.לכן נורות LED מתאימות באופן אידיאלי לשימוש במקפיאים, מקררים, מתקני אחסון קר ויישומים חיצוניים.

18. השפעה סביבתית

נורות LED מייצרות פחות השפעות סביבתיות ממקורות תאורה מסורתיים.צריכת אנרגיה נמוכה מתורגמת לפליטת פחמן נמוכה.נוריות LED אינן מכילות כספית וכך יוצרות פחות סיבוכים סביבתיים בסוף החיים.לשם השוואה, סילוק מנורות פלורסנט ו-HID המכילות כספית כרוך בשימוש בפרוטוקולים מחמירים של פינוי פסולת.