98-F-EEF-504 بررسي مزاياي جايگزيني لامپهاي LED به جاي منابع روشنايي متعارف فروغ تركي مهندسي برق الكترونيك مهدي رحماني مهندسي صنايع ) شركت مهندسي پاد انرژي اصفهان ايران - اصفهان واژههاي كليدي: لامپ LED لامپ التهابي لامپ فلورسنت لامپ گازي ديود بهينهسازي مصرف انرژي چكيده با توجه به اهميت يافتن بحث صرفهجويي در مصرف انرژي روشهايي كه بتوان از طريق آنها در زمينه توليد و يا مصرف انرژي بهبود حاصل نمود مورد توجه قرار گرفتهاند. در اين مقاله به بررسي يكي از روشهاي بهينهسازي مصرف انرژي كه جايگزيني لامپ هاي التهابي گازي و فلورسنت با نوع جديدي از لامپ ها به نام لامپ هاي LED ميباشد پرداخته شده است. براي روشن شدن موضوع ضمن معرفي لامپهاي LED عواملي كه باعث برتري اين دسته از لامپها بر ساير انواع قديميتر شدهاند مورد بررسي قرار گرفته است. در انتها با اراي ه دو مثال نشان داده شده كه ميتوان با جايگزيني لامپ هايLED بهجاي لامپهاي قديميتر از هدر رفتن مقدار زيادي از انرژي الكتريكي جلوگيري نمود و علاوه بر آن هزينه هاي مربوط به نگهداري و تعويض انواع لامپ هاي موجود را كاهش داد. مقدمه: زندگي نوع انسان از ابتداي خلقت پيوسته وابسته به انواع انرژي بوده است و با گذشت زمان اين وابستگي نه تنها كاهش نيافته بلكه با روند چشمگيري رو به افزايش است و در حال حاضر همگان به دنبال يافتن راههايي هستند كه بتواند پاسخگوي رشد فزاينده تقاضاي انرژي باشند. در همين راستا مباحثي مانند بهينه سازي مصرف انرژي و انرژي هاي نو كه در گذشته نه چندان دور تعريف خاصي را نمي توانستيم براي آنها متصور شويم درحال حاضر اهميت فوق العادهاي يافتهاند. به طور كلي نقاطي را كه مي توان به منظور بهبود وضعيت انرژي بر آنها تمركز نمود مي توان به سه دسته تقسيم كرد: الف) توليد : توليد انرژي از منابع جديد بهينه سازي روشهاي توليد و... ب) انتقال : كاهش اتلافات انتقالي جهت دست يافتن به روشهاي بهينه انتقال انرژي به نقاط مصرف ج) مصرف : بهينه سازي مصرف كننده ها تغيير الگوي مصرف صرفه جويي در مصرف وغيره 1
در اين مقاله به اقتضاي موضوع و زمان به كنكاش در يكي از اساسيترين و بروزترين زير مجموعههاي مديريت انرژي يعني مديريت روشنايي خواهيم پرداخت. اهميت اين بخش از مديريت انرژي توسط آمار و ارقام منتشره توسط متصديان توليد و توزيع انرژي در ايران و جهان كاملا قابل توجيه است به طوري كه در آمار انتشار يافته توسط وزارت نيروي ايران بخش روشناي ي با مصرف حدود 4672/4 ميليون كيلو وات ساعت در سال 1382 بالغ بر %4 از مصرف انرژي برق كشور را به خود اختصاص داده و در طي اين مدت استان اصفهان به عنوان دومين استان پر مصرف كشور حدود 325/7 ميليون كيلووات ساعت يعني حدود %2/7 از كل مصرف برق اين استان را در اختيار داشته است ضمن اينكه روشناي ي سهم عمدهاي در مصارف خانگي و همچنين نقش قابل توجهي در مصارف صنعتي و عمومي نيز دارد و از طرف ديگر عمدهترين مصرف در ساعات پيك (اوج بار) مربوط به روشناي ي مي باشد. طبق آمار بخش روشناي ي معابر رشدي بالغ بر %24 در سال داشته كه اين افزايش نشان دهنده گسترش شهرها و افزايش روشناي ي شهري شهرها و روستاهاست. بنابراين اهميت توجه جامعه به صرفه جوي ي در اين بخش و كنترل مصرف برق در اين حوزه با توجه به اين نكته كه مديريت انرژي در سيستم روشنايي به منزله محدود كردن انرژي ويا به حداقل رساندن ميزان روشنايي نبوده بلكه روشي در جهت مصرف صحيح و اصولي در صنايع ساختمان هاي مسكوني تجاري و اداري و... كاملا محسوس مي باشد. مفاهيم روشنايي موضوعي كه قصد به بررسي آن داريم عبارت است از بررسي اثر جايگزيني لامپ هايLED به جاي انواع لامپ هاي مورد استفاده كه در تطبيق با دسته بندي فوق مربوط به سومين نقطه اساسي در چرخه انرژي يعني مصرف و مصرف كنندگان مي باشد كه در ذيل به آن مي پردازيم. بهينهسازي در سيستمهاي روشنايي نه تنها از ديد بهرهوري مصرف انرژي بلكه از لحاظ حفظ بهداشت و ايمني ضروري به نظر مي رسد چرا كه اثرات يك سيستم روشنايي نامناسب مي تواند به صورت خشكي چشم سردرد نقص بينايي و تصادفات ناشي از كمي نور يا درخشندگي و چشم زدگي بروز كرده و موجب افت راندمان كاري افراد گردد. ابتدا تعاريفي از مباحث مهم در روشناي ي را از نظر ميگذرانيم: شار نوري- Ф كل توان نوري كه ازيك منبع نور (مثلالامپ) درجهات مختلف منتشرميگردد كه واحد آن لومن (Lumen) است. ) يك لومن عبارتست از فلوي نوري كه از جسم كاملا تيره ) سياه) به سطح 0/5805 ميليمتر مربع در درجه حرارت 2042 درجه كلوين ساطع مي شود. ( بازده نوري- η خارج قسمت شار نوري به توان الكتريكي مصرفي آن را بازده نوري لامپ (Efficacy) مي نامندكه واحد آن " لومن بروات l/w "l/w است نوع لامپ 0 /15 شمع 9-18 لامپ رشته اي 58-100 لامپ فلورسنت لامپ متال هالايد 70 96-182 لامپ بخار سديم شدت نور- I 20 40 لامپ LED جدول - 1 بازده نوري η شدت نور عبارتست از چگالي شار نوري در جهت و يا زاويه معيني در فضا كه به صورت خارج قسمت شار نوري (Ф) به زاويه فضايي (ω) بيان مي گردد كه - واحد آن شمع (Candella) است. 2
بديهي است در صورتيكه فلوي نوري بطور يكنواخت پخش شده باشد مقدار شدت نور برابر خواهدشدبا: dφ I = dω شدت روشنايي - E نسبت مقدار شار نوري كه به طور عمودي بر سطح مي تابد شدت روشنايي ناميده مي شود كه واحد آن لوكس مي باشد. لوكس:يك لوكس عبارتست از روشنايي حاصل از تابش شار نوري به مقدار يك لومن بر سطحي برابر يك مترمربع خورشيد : 000 100 لوكس ماه : 1 لوكس LED چيست LED مخفف واژه LIGHT EMMITED DIODE به معناي ديود ساتع كننده نور مي باشد. ديودهاي ساتع كننده نور در واقع جزء خانواده ديودها مي باشد كه ديودها نيز زير گروه نيمه هاديها محسوب ميشوند. خاصيتي كهLED ها را از ساير نيمه هاديها متمايز مي سازد اين است كه با گذر جريان از آنها مقداري انرژي به صورت نور از آنها ساتع مي شود. شكل زير نماي يك LED مي باشد نور LED زماني كه براي اولين بار نور بسيار كمي حين عبور جريان از اين گونه ديودها مشاهده گرديد هيچ كس تصور نميكرد كه اين نور به ظاهر ناچيز آينده روشنايي را متحول خواهد ساخت ولي با گذشت زمان و ابداع روش هايي به منظور افزايش ميزان نور توليدي توسط LED ها نظر بسياري از كارشناسان به آنها جلب شد و در سال 2003 اعلام شد كه تا سال 2010 به بازده نوري برابر 120 لومن بر وات براي LED دست خواهيم يافت و اين درحالي است كه در اواسط سال 2004 ميلادي شركت OSRAM اعلام نمود كه به بازده 108 لومن بر وات دست يافته است و در سال 2005 شركت CREE اعلام كرد كه به بازده 131 لومن بر وات دست يافته است و هم اكنون LED هايي با بازده 80 لومن بر وات در مقياس تجاري توليد مي شوند پس مشاهده مي كنيم كه رشد LED ها در حدي بوده است كه حتي خوشبينترين افراد نسبت به آينده را نيز غافلگير نموده است. ماهيت رنگ توليد شده توسط LED توسط LED ها مي توان نور را در رنگها و شدت هاي مختلف توليد كرد و اين امر با تغيير در ساختار فيزيكي و مواد تشكيل دهنده آنها به سادگي امكان پذير است. همانطور كه ملاحظه مي نماييد نور هاي توليدي توسط LED ها داراي طول موج مشخصي مي باشند و اين بدان معني است كه رنگ توليدي كاملا خالص مي باشد. حال ممكن است اين سي وال پيش آيد كه با توجه به اينكه LED ها تكرنگ هستند چگونه مي توان نور سفيد كه بيشترين مصرف را در تامين روشنايي دارا مي باشد بدست آورد براي اين منظور روشهاي متعددي مورد استفاده قرار مي گيرند كه رايج ترين آنها استفاده از سه رنگ آبي قرمز و سبز به منظور توليد رنگ سفيد و استفاده از لنز فسفر اندود شكل 1 : LED براي LED آبي مي باشد. 3
شدت روشنايي بالا شدت روشنايي استاندارد مواد تشكيل دهنده رنگ lpk (NM) Iv (mcd) مواد تشكيل دهنده زاويه پراكنش lpk (NM) Iv 3 (mcd) زاويه پراكنش قرمز GaAsP/GaP 635 120 35 AS AlInGaP 635 900 30 نارنجي GaAsP/Gap 605 90 30 AS AlInGaP 609 1,300 30 آتشي GaAsP/Gap 583 100 35 AS AlInGaP 592 1,300 30 زرد Gap 570 160 30 -- -- -- -- سبز Gap 565 140 24 GaN 520 1,200 45 -- GaN 495 2,000 30 -- -- -- فيروزه اي -- GaN 465 325 45 -- -- -- آبي لامپ LED چيست لامپ هاي LED در واقع مجموعه اي از يك يا چند LED مي باشند كه براي بدست آوردن شدت نور و رنگ مورد نياز با يكديگر در يك مجموعه قرار داده مي شوند و به منظور تامين روشنايي و يا تزي ينات مورد استفاده قرار مي گيرند. مشخصات منحصر به فردLED باعث شده است كه لامپ- هايLED به سرعت جايگزين ساير منابع تامين روشنايي گردند و از مصاديق بارز آن مي توان به چراغ ها و علاي م راهنمايي ساخته شده باLED اشاره كرد كه در حال حاضر در كشور ما در مقياس گستردهاي به كار گرفته شده اند و جايگزين نمونه هاي قديمي شده اند. بر روي توليد لامپ هاي LED سرمايه گذاري نموده اند و موضوع زماني جالب تر مي شود كه بدانيم كه پيشروپترين شركت در زمينه توليد لامپ هاي كم مصرف (كه در حال حاضر از نظر عدهاي گزينه مناسب تري نسبت به لامپ هايLED مي باشند.) همين شركت OSRAM مي باشد و سرمايه گذاري عظيم شركت بر روي LED ها نشانگر اين نكته است كه آنها نيز به اين موضوع كه هيچ گونه منبع روشنايي در آينده قابل رقابت با لامپهاي LED نمي باشد كاملا آگاه مي باشند. چرا لامپLED (مزايايي استفاده از لامپ هاي (LED در واقع هدف ما اصلي از اين بحث پاسخ به اين سي وال است كه : استفاده از لامپ هاي LED نسبت به ساير لامپ هاي موجود چه مزايايي در بر دارد در ذيل تعدادي از مزيت هاي عمده لامپ هاي LED را نسبت به ساير لامپ ها توضيح خواهيم داد. در شكل 2 : سه نمونه از لامپهايLED حال حاضر توليد كنندگان لامپ هاي قديمي كه معروف ترين آنها شركت OSRAM مي باشد به صورت گسترده اي - 1 بازده در حال حاضر لامپ هاي LED بازده اي بين 20 تا 40 لومن بروات را دارا مي باشند و اين درحالي است كه اين مقدار براي لامپ هاي التهابي 12 تا 15 لومن و براي لامپ هاي كم مصرف 35 تا 60 لومن بر وات و براي لامپ هاي بخار سديم اين ميزان به 100 لومن بر وات مي رسد. مشاهده مي كنيد كه ظاهرا لامپ هاي LED برتري خاصي نسبت به لامپ هاي 4
كم مصرف و يا بخار سديم ندارند اما نكته اي كه باعث تمايز و برتري بازده لامپ هاي LED نسبت به سايرين مي شود اين است كه اولا نور توليد شده توسط آنها در تمام فضا پراكنده نمي شود و ثانيا شامل پرتو هاي فرابنفش و مادون قرمز نمي باشند و اين باعث ميشود كه شدت نور آنها در فضاي مورد نظر نسبت به سايرين بيشتر باشدكه در اماكن مختلفي كه نياز به نور متمركز مانند فعاليتهاي ابزار دقيق در صنايع شركتها و ادارات استفاده نمود كه اين موضوع در شكل زير نشان داده شده است. شكل 3 :مقايسه نحوه انتشار نور در LED و لامپ معمولي علاوه بر موارد فوق شما مي توانيد براي نيازهاي مختلف خود بوسيله لامپ هاي LED نور مورد نياز خود را تامين كنيد نه كمتر و نه بيشتر و اين در حالي است كه به علت مشكلات متعدد لامپ هاي قديمي را نمي توان با هر توان دلخواه توليد كرد و معمولا داراي استانداردهاي خاصي مي باشند و معمولا نور آنها نيز مانند لامپ هاي LED قابل تنظيم نمي باشد. - 2 قابليت اطمينان بالا فرض كنيد كه احتمال از كار افتادن يك LED در ساعات 1 تا 5000 برابر با 002/. باشد و اگر يك لامپ LED را با 500 عدد LED در نظر بگيريم و زمان تعويض اين لامپ را منوط به از كار افتادن LED 200 بدانيم آنگاه احتمال تعويض اين لامپ در زمان 1 تا 5000 ساعت برابر است با 002 /. به توان 200 كه تقريبا برابر با صفر مي باشد. س لذا زماني كه يك لامپ LED را در شرايط استاندارد به كار گرفته شود مي توان مطمي ن بود كه تا سالها نيازي به تعويض آن نخواهد بود به همين علت در حال حاضر كليه لامپ هاي LED از سوي توليد كنندگان خارج ا زكشور تا 5 سال تضمين مي شوند و اين شركتها متعهد مي شوند كه در صورت بروز هر گونه خرابي در هر نقطه دنيا بدون دريافت هيچ هزينه اي محصولات خود را جايگزين نمايند. - 3 عمر مفيد بالا تا قبل از ظهورلامپ هاي LED بالاترين عمري كه براي منابع روشنايي ثبت شده بود چيزي در حدود 5000 ساعت بود و اين مقدار با كمترين طول عمر متصور براي LED ها قابل مقايسه نمي باشد. حال بياييم اثر دو خصيصه اي كه در فوق ذكر شد را بررسي نماييم. معمولا هر زمان كه از يك خيابان عبور مي كنيد يك يا چند عدد از لامپ هاي روشنايي خاموش هستند و در روز بعد ماموران آنها را جايگزين مي كنند كه اين امر مستلزم صرف وقت وهزينه بسيار زيادي مي باشد ولي با جايگزيني لامپ- هاي LED به جاي لامپ هاي قديمي مي توان تا ميزان زيادي در اين هزينه ها صرفه جويي نمود. - 4 عدم وجود پرتوهاي فرا بنفش و مادون قرمز همواره نوري كه توسط منابع روشنايي توليد مي شده است به همراه پرتوهاي فرابنفش و مادون قرمز بوده است كه در حوزه بينايي ما قرار ندارند و كاربردي به منظور تامين روشنايي ندارند اما موضوع به اينجا ختم نمي شود پرتوهاي فرابنفش علاوه بر اين كه كاربردي در تامين روشنايي ندارند بلكه براي انسان مضر مي باشند و دانشمندان بر اساس نتايج آخرين تحقيقات زنان را از قرار گرفتن در زير نور لامپ هاي مهتابي و كم مصرف منع كرده اند چون اين گونه لامپ ها ميزان زيادي پرتو فرابنفش از خود منتشر مي كنند و اين درحالي است كه تاثير پرتوهاي فرابنفش بر مبتلا شدن به سرطان پوست سالها پيش به اثبات رسيده است. 5
- 5 به كارگيري با ولتاژهاي بسيار پايين ولتاژ مورد استفاده لامپ هاي LED مي تواند بسيار پايين باشد و جالب است كه لامپ هاي LED با مقدار ناچيزي از ولتاژ نامي خود نيز به نور افشاني خواهد پرداخت و مي توان آنها را با ضعيف ترين و كوچك ترين باطري ها تغذيه نمود. بنابراين مي توان بسياري از سيستم هاي روشناي ي صنايع و ساختمان ها و حتي معابر را بدون نياز به اتصال به شبكه سراسري توسط باطري ها و پيل هاي مستقيم تغذيه نمود كه مشكل پيك و دره بار شبكه را تا حدودي مرتفع نموده و هزينه احداث تاسيسات انتقال برق در اماكن صعب العبور و فواصل بالا را كاهش داد. اين خصوصيت و توان مصرفي پايين لامپ هاي LED باعث شده است كه بتوان بدون دسترسي به شبكه هاي برق رساني بوسيله هر نوع منبع توليد انرژي به صورت كاملا اقتصادي از لامپهاي LED به منظور تامين روشنايي استفاده نمود. جديد ترين محصول بر پايه اين خصوصيت LED توسط شركت SHARP اراي ه گرديده است كه يك ديوار از جنس پانل هاي خورشيدي مي باشد كه در آن LED كار گذاشته شده است و در طول روز به ذخيره انرژي و در طول شب به نور افشاني و تامين روشنايي محيط مي پردازد. - 6 توليد حرارت كم حرارت توليدي توسط LED بسيار ناچيز است و علت آن پايين بودن ميزان انرژي مصرفي آن است و اين خاصيت از گرم شدن محيط اطرا ف و نيز صدمه رساندن به قاب ها و حباب هاي محافظ ) معمولا بعد از مدتي لامپ هاي التهابي آنها را ذوب مي كنند) جلوگيري مي نمايد. - 7 قابليت استفاده از هر دونوع جريان لامپ هاي LED به طور معمول از جريان DC استفاده مي كنند ولي به راحتي با قرار دادن يكسو كننده ها مي توان از جريان AC نيز براي تامين انرژي مورد نياز آنها استفاده نمود البته در حال حاضر LED هايي توليد مي شوند كه بدون نياز به اينورتر هاي جريان ويكسو سازها به راحتي با جريان AC به فعاليت مي پردازند. اين قابليت LED باعث مي شود كه براي استفاده از منابع انرژي خورشيدي كه جريان برق توليدي آنها به صورت DC ميباشد بدون نياز به اينورتر هاي جريان (معمولا هزينه زيادي در بر دارند و كار با آنها و نگهداري آنها بسيار مشكل است) مستقيما انرژي توليدي را به مصرف رساند. شكل 4 : ديوار LED و پانل خورشيدي علاوه بر موارد فوق يك خاصيت منحصر به فرد ديگر لامپ هاي LED اين است كه اگر يك لامپ LED را در كنار هر نوع لامپ ديگر با توان برابر به يك نوع منبع تغذيه DC متصل نماييم مدتها پس از آنكه لامپ نمونه ديگر شروع به كم نور و خاموش شدن نمود لامپ LED همچنان بدون كاهش در ميزان نور به كار خود ادامه خواهد داد. اين امر به علت خاصيت CURRENT ORINTED لامپ هاي LED مي باشد به اين معني كه نور آنها تابعي از جريان است و بر خلاف ساير منابع روشنايي كه VOLTAGE ORIENTEDهستند با تغيير ولتاژ تغييري در نور آنها حاصل نمي شود. 6
- 8 قابليت به كارگيري در دماي 40- درجه و 85+ درجه سلسيوس به جرات مي توان گفت كه لامپهاي LED در هر نقطه از كره خاكي در هر فصلي قابل استفاده مي باشند و توانايي قابل توجهي در تحمل تغييرات دما دارند كه مشابه آن را در هيچ يك از منابع روشنايي نمي توان يافت و شما مي توانيد LED را در دماي 50 - درجه و 100+ درجه سلسيوس به راحتي نگهداري نماييد. معمولا در نقاط صعب العبور و داراي شرايط جوي نامساعد امكان استفاده از هيچ يك از لامپ هاي قديمي به آساني وجود ندارد و بايد تدابير خاصي براي حفظ و نگهداري آنها انديشيده شود ولي مي توان لامپ هاي LED را به راحتي در هر مكاني بدون نياز به مراقبتهاي خاص مورد استفاده قرار داد. - 9 افزايش بازده در شرايط كاهش جريان پيش تر گفته شد كه مي توان با كاهش جريان نور لامپ هاي LED را به ميزان دلخواه تنظيم كرد حال ممكن است تصور شود كه با كاهش جريان مانند ساير لامپ ها از ميزان بازده لامپ هاي LED نيز كاسته خواهد شد ولي حقيقت اين است كه هرچه جريان كاهش يابد بر خلاف ساير منابع روشنايي ميزان بازده نوري اين لامپ ها افزايش مي يابد و از بازده نامي آنها نيز بيشتر مي شود. - 10 امنيت بالا در صورت استفاده ازلامپ هاي LED چون اين گونه لامپ ها را مي توان با استفاده از ولتاژ هاي پايين و امن به كار برد و علاوه براين توليد حرارت توسط اين گونه لامپ ها بسيار كم است خطر برق گرفتگي سوختگي و حريق را مي توان تا ميزان زيادي كاهش داد و بسياري از موارد ايمني را كه در مورد لامپهاي قديمي بايد رعايت مي كرديم حذف نمود. - 11 قابل رويت بودن نور LED ها نسبت به لامپ هاي التهابي به ميزان 10x نور توليد شده توسط لامپ هاي LED به علت ماهيت خود و درخشندگي بسيار زياد تا فواصل بسيار دور قابل رويت مي باشد و حدودا ميزان فاصله اي كه مي توان نور آنها را تشخيص داد 10 برابر لامپ هاي معمولي مي باشد به همين علت در بسياري از چراغها و علاي م هشدار دهنده و راهنمايي جايگزين نمونه هاي قديمي شده اند. - 12 حشرات از نور LED گريزانند در لامپ هاي قديمي بعد از گرد غبار آلودگي ناشي از تجمع حشرات در اطراف اين گونه لامپ ها مهمترين عامل كاهش نور اين گونه لامپ ها بود كه ميزان بازده نوري را تا حد بالايي كاهش ميداد و بدين صورت مصرف انرژي به ازاي محصول نوري بالا مي رفت و هر از چند گاهي بايد آنها را تميز مي كرديم ولي با توجه به اينكه نور توليد شده توسط LED بر خلاف ساير نورها نه تنها حشرات را جذب نمي كند بلكه حشرات را از محيط پراكنده مي كند و در نتيجه علاوه بر ايجاد محيطي بدون مزاحمت حشرات از آلوده شدن حباب لامپLED توسط حشرات نيز خبري نيست. مهمترين كاربردهاي چراغهاي LED روشناي ي معابر كاربرد ديگر LED در بخش تا مين روشناي ي معابر مي باشد. بر طبق آمار اراي ه شده در تراز نامه انرژي سال 82 حدود 4672/4 كيلو وات ساعت در بخش روشناي ي معابر مصرف انرژي الكتريكي داشته ايم كه اكثر اين روشناي ي ها با لامپهاي جيوه اي يا بخار سديم تا مين گشته اند كه با جايگزيني لامپهاي LED مي توانيم اين ميزان مصرف را تا حد زيادي كاهش دهيم لذا در ذيل به طور خلاصه به بررسي روشناي ي خياباني مي پردازيم چراغهاي خياباني اين چراغ ها بايستي ضد آب و گرد و غبار باشند عموما با لامپ هاي جيوه اي و سديم استفاده مي شوند و داراي انواع زير هستند: چراغ كوتاه چمني - چراغ متوسط پاركي - چراغ بلند خياباني - چراغ مخصوص پروژكتوري - 7
با توجه به جداول مشخصه لامپ هاي مختلف و كاتالوگ سازندگان به دست مي آيد. تعدادي از لومن هاي نمونه به اين شرح است. لامپ رشته اي 100 وات --- 1380 لومن لامپ فلورسنت 40 وات --- 1950 لومن لامپ بخار جيوه 250 وات --- 13500 لومن لامپ بخار سديم فشار قوي 250 وات -- 25000 لومن لامپ بخار سديم فشار ضعيف 35 وات -- 4650 لومن نوع I: پخش متقارن دو طرفي و چهار طرفي نوع :II پخش غير متقارن باريك دو طرفي و چهار طرفي نوع :III پخش غير متقارن متوسط نوع :IV پخش غير متقارن پهن نوع V: پخش متقارن نوع اول: چراغ با پخش نور كوتاه و يا Cut-off كه بيشترين شار نوري را در زاويه عمودي 45 تا 65 درجه نسبت به خط عمود مي تاباند. نوع دوم: چراغ با پخش نور متوسط و يا Semi cut-off كه بيشترين شار نوري را در زاويه عمودي 66 تا 75 درجه نسبت به خط عمود مي تاباند. نوع سوم: چراغ با پخش نور بلند و يا Non cut-off كه بيشترين شار نوري را در زاويه عمودي 76 تا 80 درجه نسبت به خط عمود مي تاباند. 1- تعيين شدت روشنايي (لوكس) مورد نياز 2- تعيين نوع لامپ و چراغ مناسب و ارتفاع پايه چراغ 3- تعيين ضريب بهره برداري 4- تعيين ضريب كاهش نور در اثر فرسودگي و كثيف شدن لامپ و چراغ 5- تعيين فاصله بين چراغ ها 6- جانمايي و ترتيب نصب چراغ هاي خياباني - 7 ارتفاع نصب چراغ براي جلوگيري از خيرگي مثال هايي براي روشن شدن ميزان تاثير استفاده از لامپ هاي يك سيستم روشنايي خوب براي معابر و خيابان ها بايستي داراي مشخصات زير باشد: روشنايي كافي در سطح خيابان ايجاد نمايد. روشنايي ايجاد شده در سطح خيابان داراي يكنواختي باشد. سيستم مورد نظر كمترين خيرگي را براي چشم داشته باشد. به طور معمول محاسبات سيستم روشنايي بيروني (و داخلي) به كمك نرم افزارهاي مختلف كه توسط سازندگان لامپ ها و مراكز مختلف ديگر تهيه شده اند انجام مي گيرد از جمله اين برنامه ها مي توان به EasyLux Calculux Chalmlite OptiWin Stahl و... اشاره نمود. چراغ هايي كه در سيستم روشنايي بيروني مورد استفاده قرار مي گيرند معمولا داراي پخش نور نامتقارنند. تقريبا در تمامي انواع اين چراغ ها بيشترين شار نوري تحت زواياي افقي و عمودي مشخصي تابيده مي شوند. زاويه افقي را معمولا با φ و زاويه عمودي را با θ نشان مي دهند. LED در كاهش مصرف انرژي مثال 1 : در يكي از مراسمي كه در سال 1385 انجام شد رسانه ملي اعلام نمود كه به منظور تزي ين معابر و مكانهاي مختلف 10 ميليون عدد لامپ مورد استفاده قرار گرفته است كه اگر مقدار مصرف متوسط اين لامپ ها را برابر با 40 وات در نظر 8
مثال 2: فرض كنيد كه بخواهيم روشنايي يك بزرگراه را به طول 100 كيلومتر تامين كنيم و براي اين كار از پايه هاي چهار شاخه و بگيريم در مدت 12 ساعت روشن بودن اين لامپ ها در يك شبانه روز 4800 مگاوات ساعت برق مصرف شده است و در مدت 3 روزي كه اين تزي ينات در معابر نصب بودند 14400 مگا وات ساعت برق مصرف شده است كه در صورت جايگزيني اين لامپ ها با لامپ هاي 2 LED واتي و يك واتي اين ميزان حداكثر 720 مگاوات ساعت خواهد بود كه حدود %15 حالت قبل را مصرف مي نمايد و به ميزان 13680 مگاوات ساعت در مصرف برق صرفه جويي مي شد و علاوه براين تزي ينات از نور و جلوه بيشتري نيز برخوردار بودند. علاوه بر اين ميزان صرفه جوي ي در مصرف برق مي توان از اثرات زيست محيطي كه ناشي از سوختن سوختهاي فسيلي در نيروگاه ها جهت توليد اين ميزان برق مي باشد كه اين اثرات شامل آلاينده هايي نظير CO2, NOX, CO, SO2 غيره است به ميزان جدول زير كاهش داد. نوع انتشار ميزان كاهش انتشار آلاينده ) نت ( 11/53 NOX 2066 CO2 1/31 CO 24 SO2 0/6 ذرات معلق جدول 2 ميزان كاهش آلاينده هاي زيست محيطي مثال 1 علاوه بر مورد فوق با توجه به حساسيت لامپ ها در برابر تغييرات دمايي و شوك فيزيكي و نوسانات برق معمولا در پايان اين گونه مراسم تعداد زيادي از اين گونه لامپ ها از كار افتاده و غير قابل مي گردند در صورتي كه لامپ هاي LED از اين قاي ده مستثني مي باشند و در برابر بسياري از عوامل كه براي ساير منابع روشنايي مشكل آفرين مي باشد مقاوم هستند و در صورت صدمه ديدن قابل بازسازي نيز مي باشند. با توجه به اينكه در هر سال تعداد زيادي از اين گونه مراسم در كشور برگزار مي شود مي توان با استفاده از لامپ هاي لامپ هاي 500 وات استفاده كنيم و در هر 50 متر يك پايه قرار دهيم در نتيجه به 2000 پايه و 8000 لامپ نياز خواهيم داشت كه اين لامپ ها در هر ساعت انرژي برابر با 4 مگاوات ساعت برق مصرف خواهند كرد و اگر به طور متوسط زمان روشن بودن آنها را 12 ساعت در شبانه روز در نظر بگيريم روزانه 48 مگاوات ساعت و در سال 17520 مگاوات ساعت برق براي تامين روشنايي اين بزرگراه انرژي مصرف شده است اما در صورتي كه به جاي اين لامپها از نمونه هاي 50 واتي LED استفاده كنيم كه %10 مصرف در حالت قبلي است و ميزان برق مصرفي را ميتوان 15768 مگاوات ساعت كاهش داد. حال با توجه به وجود هزاران كيلومتر بزرگراه در كشور تصور كنيد كه ساليانه به چه ميزان مي توان در مصرف انرژي صرفه جويي نمود. ميزان كاهش انتشار آلاينده ) ( نت نوع انتشار 13/3 NOX 2381 CO2 1/5 CO 27/3 SO2 0/65 ذرات معلق جدول 3 ميزان كاهش آلاينده هاي زيست محيطي مثال 2 نتيجه گيري: با توجه به مطالب ذكر شده مشخص مي شود كه مي توان با جايگزيني لامپ هايLED به جاي لامپ هايي كه در حال حاضر به منظور تامين روشنايي مورد استفاده قرار مي گيرند مي توان از هدر رفتن ميزان زيادي از انرژي در هر سال تا حدود تقريبي 70 تا 90 درصد جلوگيري نمود و علاوه بر آن باعث كاهش هزينه هاي مربوط به نگهداري تعويض و استهلاك انواع لامپ هاي موجود و كاهش قابل توجه ميزان آلاينده هاي زيست محيطي شد. LED مي توان صدها هزار مگا وات ساعت در مصر ف انرژي صرفه جويي نمود. 9
منابع: Martin Barker, LED Lighting Technology, United Kingdom, Lutron EA Ltd, 2005. Solid-state lighting From Wikipedia, the free encyclopedia chps best practice manual 2006 leds magazine 2006 http://www.neopac-lighting.com http://compoundsemiconductor.net http://optics.org http://www.hotbeam.com http://www.americanbrightled.com http://www.ledtronics.com http://www.besthomeledlighting.com http://www.led.lightwavesconcept.com http://neasia.nikkeibp.com http://www.lightingdirectory.com http://www.plusopto.co.uk http://www.lumileds.com http://www.edison-opto.com.tw http://www.lighthouse-tech.com http://www.superbrightleds.com http://www.cree.com http://www.seoulsemicon.co.kr http://www.electronicstalk.com http://lighting.sandia.gov http://www.naseo.org http://www.eere.energy.gov http://www.led-flashlight.ca وزارت نيرو. معاونت انرژي ترازنامه انرژي سال 82 و. 83 م. س عيدي. ع. كرباسي ت. سهراب و ر. صمدي. "مديريت زيست محيطي نيروگاهها زمستان 84" وزارت نيرو. سازمان بهره وري انرژي ايران. ن. گلستاني دارياني "روشهاي بهبود بهره وري روشناي ي " 10