LED-razsvetljava za Ex-okolje

Pri razsvetljavi v Ex-okolju se že nekaj let napoveduje uporaba LED-tehnologije. Prve rešitve so se pojavile pri prenosnih svetilkah, dandanes so na voljo tudi LED-svetilke za Ex-okolje pristandardni razsvetljavi.

Vili Granda, tehnično svetovanje, Elsing Inženiring, d. o. o.

Trendi tržnega deleža LED-razsvetljave v industrijskemin gospodinjskem okolju se v zadnjih letih vzpenjajo,po nekaterih podatkih se iz leta v leto uporaba LEDtehnologijecelo podvoji. K temu je prispevalo karnekaj pomembnih dejavnikov:

  • Preko novih spoznanj na področju LED-tehnologije danes proizvajalci ponujajo LED-svetilke v različnih barvah (modra, rumena, zelena, rdeča ...). Z mešanjem raznih barv (ali npr. z uporabo modrih LED-diod s fotoluminiscentnimi filtri) lahko ustvarijo belo svetlobo.
  • Povečano povpraševanje in posledično večja proizvodnja znižujeta stroške pri proizvajalcih, kar posledično pomeni nižjo ceno na trgu, zato postaja LED-tehnologija tudi cenovno atraktivna.
  • Z LED-tehnologijo lahko zagotovimo visoko svetilnost na zelo omejenem prostoru ali na težko dostopnih mestih.
  • Visoka vzdržnost na vibracije omogoča njihovo uporabo v strojni industriji ali drugih postrojih s povečanimi vibracijami.
  • Svetilnost LED-svetilk lahko preprosto spreminjamo, ne da bi zaradi tega prišlo do večjih sprememb pri tokovni obremenitvi, zato je LED-razsvetljava primerna povsod, kjer želimo nastavljati njeno jakost.
  • Življenjska doba LED-razsvetljave za nekajkrat presega življenjsko dobo standardnih sijalk, kar pomeni nižje stroške pri vzdrževanju.
  • Pri nižjih temperaturah se življenjska doba LEDrazsvetljave celo povečuje, zato je ta rešitev zelo primerna pri nižjih temperaturah okolice.

Zaradi zgoraj naštetih prednosti je LED-razsvetljava dovolj zanimiva tudi za uporabo v Ex-okolju. Še vedno pa so cenovna razmerja med standardno razsvetljavo in LED-razsvetljavo v prid standardni razsvetljavi, zato pričakujemo sicer počasen, vendar vztrajen trend pri uporabi LED-razsvetljave v Ex-okolju.

Konkreten primer pri zamenjavi fluorescentne svetilke 2 x 36 W z LED-razsvetljavo:

  • Sijalka za fluorescentno svetilko (1 x 36 W) je cenovno v rangu 1 evro
  • LED-razsvetljava je v rangu 1 evro/watt, torej je strošek sijalke za 36 W kar 36 evrov

Tudi pri 3-krat daljši življenjski dobi LED-razsvetljave ni nujno, da so vzdrževalni stroški toliko nižji, da bi kompenzirali večji strošek pri investiciji (opozorilo: ta razmerja veljajo ob trenutnih razmerah na trgu – dejstvo je, da se LED-razsvetljava še vedno ceni).

Tehnični razvoj in omejitve LED-tehnologije

»Light Emitting Diode(s)« oziroma LED-diode so v uporabi že dolga leta. Predvsem njihova vzdržljivost pri povečanih vibracijah in dolga življenjska doba sta prispevali k njihovemu širjenju v industrijskem okolju. Naš partner STAHL je na primer že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja patentiral LED-signalne svetilke (na spodnji sliki).

Slika 1 - Signalne Ex-LED-svetilke proizvajalca STAHL

Slika 1 - Signalne Ex-LED-svetilke proizvajalca STAHL

V začetku je bila njihova uporaba omejena zaradi nižjega svetlobnega izkoristka in manjšega nabora barv svetlobe (le rdeča, zelena in rumena), šele po prelomu tisočletja se je pojavila modra barva, ki so ji s posebnimi filtri prilagodili spekter do te mere, da so dobili belo svetlobo. Bela svetloba je pri LED razsvetljavi omogočila njeno široko uporabnost. Z razvojem LED-tehnologije se je izboljševal tudi njen svetlobni izkoristek.

Zelo važen kriterij pri izbiri svetlobnega vira je izkoristek njegove svetilnosti glede na vloženo energijo. Na spodnji fotografiji lahko vidimo primerjavo različnih vrst sijalk.

Svetilni izkoristki različnih svetlobnih virov

S slike je lepo razvidno, da so svetlobni izkoristki LED-razsvetljave že nad navadnimi, halogenskimi in fluorescentnimi svetlobnimi viri. Edini vir svetlobe, ki je dejansko še ugodnejši, je natrijeva visokotlačna sijalka.

Velika tehnična omejitev pri LED-razsvetljavi je odvajanje lastnih izgub. Ker LED-diode oddajajo »hladno« svetlobo (pri oddajanju svetlobe ne žarčijo toplote), njihova temperatura nima povezave z barvo ali energijo svetlobe. Hlajenje LED-diod poteka le preko površine (površina nekaj mm2), kar v veliki meri omejuje njeno uporabnost. V kolikor je odvajanje toplote zaradi kateregakoli razloga omejeno, lahko pride do pregrevanja vgrajenih polprevodniških materialov, kar ima za neposredno posledico skrajšanje življenjske dobe LED-razsvetljave, v najslabšem primeru pa lahko pride tudi do njenega uničenja. To je žal dejstvo, ki ga je bilo pri konstruiranju LEDrazsvetljave za Ex-okolje potrebno upoštevati.

Uporaba LED-razsvetljave v EX-okolju

Načeloma lahko vsako rešitev razsvetljave v Exokoljuizvedemo tudi z LED-razsvetljavo. Vprašanje je samo, ali bo trg sprejel višjo ceno LED-razsvetljave v primerjavi z bolj uveljavljenimi vrstami razsvetljave, kot je na primer fluorescentna.

Področje, kjer si je LED-razsvetljava že utrla svojo pot, so predvsem prenosne baterijske svetilke. Dosedanje konkurence (tlivke s kratko življenjsko dobo) s svojimi prednostmi ni bilo težko premagati, zato je na tem področju LED-razsvetljava prevzela primat že nekaj let nazaj. Za prenosne baterijske svetilke tudi dejstvo, da je svetlobni kot pri LEDdiodah relativno majhen, ni bilo moteče, saj želimo usmerjeno svetlobo v ozkem svetlobnem pasu.

Dolga življenjska doba LED-razsvetljave je pomenila opazno prednost tudi pri signalnih svetilkah za javljanje in alarmiranje (glej spodnjo fotografijo), kjer so LED-svetilke že povsem enakovredno zastopane. Zaradi nizke tokovne porabe je temperatura na površini svetilk primerljivo nizka, kar pomeni, da so lahko certificirane tudi za temperaturni razred T6 (do 85 °C) pri plinu oziroma pod 80 °C pri prahu, kar omogoča njihovo široko uporabnost v raznolikih, tako plinskih kot prašnih Ex-okoljih.

Določene vrste LED-signalnih svetilk se lahko uporabljajo tudi kot rotirajoča razsvetljava, kjer pa ni več nikakršnih rotirajočih delov, saj se posamezne LED-diode prižigajo in ugašajo po določeni dinamiki, kar skupno ustvarja vtis rotirajoče svetilke.

Tudi v uveljavljenih pogojih signaliziranja, kot so na primer utripajoče svetilke, je prednost LED-razsvetljave z daljšo življenjsko dobo izredno pomembna.

Slika 2 - Signalne LED-svetilke za Ex-okolje

Slika 2 - Signalne LED-svetilke za Ex-okolje

Slika 3 - Prenosne Ex-LED-svetilke

Slika 3 - Prenosne Ex-LED-svetilke

Slika 4 - Viseče Ex-LED-svetilke Slika 4 - Viseče Ex-LED-svetilke

Slika 4 - Viseče Ex-LED-svetilke

Slika 4 - Viseče Ex-LED-svetilke

Slika 5 - Podolgovata LED-razsvetljava

Naslednji korak pri uveljavljanju LED-razsvetljave so bile viseče svetilke (glej fotografijo desno), kjer se LEDsvetilke že enakovredno kosajo z drugimi svetlobnimi viri. Pri teh svetilkah morajo biti proizvajalci pozorni predvsem na usmerjanje svetlobnega snopa iz posameznih LED-diod, da svetlobo čim bolj razpršijo po večji površini.

V zadnjem času je večina proizvajalcev Ex-razsvetljave ponudila tudi LED-razsvetljavo v enakem ohišju (slika 6), kot jo poznamo pri fluorescentnih svetilkah (npr. 2 x 18 ali 2 x 36 W). Cenovno so te svetilke umeščene precej visoko (skoraj dvakrat dražje od fluorescentne razsvetljave), tako da bodo najverjetneje našle svoj prostor predvsem v investicijah in aplikacijah, ki so povezane z zanesljivostjo delovanja ali težkim dostopom med vzdrževanjem. Seveda pa bo sčasoma ob proizvodnji v večjih količinah pričela padati tudi cena, tako da bodo njihove prednosti v primerjavi s fluorescentnimi še bolj aktualne.

Zaključek

V članku smo predstavili LED-razsvetljavo in razvoj izdelkov za Ex-okolje v zadnjih letih. Tržni trendi pri LED-razsvetljavi se vzpenjajo, zato smo prepričani, da se bo delež LED-razsvetljave tudi v Ex-okolju v  naslednjih letih znatno povečal.

Literatura:

- Kaltes Licht – ganz heiß, Thorsten Arnold, Ex- Zeitschrift 2010
- ED-Anwendungen für explosionsgefährdete Bereiche, Thorsten Arnold, ETZ elektrotechnik&automation, 2010, http://www.etz.de/1253-0-LED-Anwendungen+fuer+explosionsgefaehrdete+Bereiche.html
- podatki proizvajalcev

 

Nazaj