LED sijalice: Budućnost osvetljenja

Kla­sične si­ja­li­ce tro­še pre­vi­še ener­gi­je, „traj­ne“ (flu­ores­cen­tne) si­ja­li­ce sa­drže pre­vi­še ži­ve, da­kle LED je bu­dućnost. Si­ja­li­ce je­su ne­što sku­plje, ali za­to tra­ju de­ce­ni­ja­ma. A on­da va­ša LED si­ja­li­ca po­sle sa­mo ne­ko­li­ko me­se­ci ot­ka­že, a re­klo bi se čak da no­vi­je LED si­ja­li­ce ima­ju kraći vek tra­ja­nja od si­ja­li­ca pro­i­zve­de­nih pre ne­ko­li­ko go­di­na. U čemu je stvar i mo­že­mo li očeki­va­ti trajn(ij)e sve­tilj­ke?

Pre ne­ko­li­ko go­di­na, ka­da su se LED si­ja­li­ce re­no­mi­ra­nih pro­i­zvođača prvi put po­ja­vi­le na trži­štu, na nji­ho­vim pa­ko­va­nji­ma po­mi­njan je vek tra­ja­nja 50.000 ili čak 100.000 ra­dnih časo­va. Ma­lo ka­sni­je, na ra­fo­vi­ma su se po­ja­vi­le si­ja­li­ce sa de­kla­ri­sa­nim tra­ja­njem od 25.000 do 30.000 ra­dnih časo­va, a da­nas se u pro­dav­ni­ca­ma sve češće pro­na­la­ze si­ja­li­ce sa de­kla­ri­sa­nim ve­kom tra­ja­nja od 15.000, pa čak i od sa­mo 7.500 ra­dnih časo­va.

Lo­gično bi bi­lo da je si­tu­aci­ja o­brnu­ta – no­vi­je te­hno­lo­gi­je tre­ba­lo bi da obe­zbe­de du­ži vek tra­ja­nja si­ja­li­ce. Ili ni­je ta­ko? Si­tu­aci­ja ni­je je­dnos­tav­na. Mo­žda su se pro­i­zvođači u počet­ku „pre­računa­li“ i bi­li pre­vi­še op­ti­mis­tični ka­da je traj­nost LED te­hno­lo­gi­je u pi­ta­nju. Mo­žda na sma­nje­nje ve­ka tra­ja­nja ima uti­ca­ja i to što je da­na­šnja ce­na LED si­ja­li­ca 10 pu­ta ni­ža ne­go pre pet ili šest go­di­na. A mo­žda je to bio sa­mo mar­ke­tin­ški po­tez pro­i­zvođača LED si­ja­li­ca ko­ji su po­ku­ša­li da pri­vu­ku kup­ce pro­i­zvo­du ko­ji je u tom tre­nut­ku bio 20 do 30 pu­ta sku­plji od kla­sične si­ja­li­ce sa užare­nom ni­ti.

Mo­no­pol­sko po­na­šanje

Da bi­smo bo­lje ra­zu­me­li šta se de­si­lo s LED si­ja­li­ca­ma, mo­ra­mo da se vra­ti­mo sko­ro u pro­šlost. Go­di­ne 1924. naj­veći pro­i­zvođači si­ja­li­ca ofor­mi­li su in­ter­na­ci­onal­nu or­ga­ni­za­ci­ju na­zva­nu Phoebus kar­tel. Kar­tel je ras­po­de­lio trži­šta kom­pa­ni­ja­ma‑čla­ni­ca­ma ka­ko bi se i­zbe­gla kon­ku­ren­ci­ja, a o­dlučio je i da se o­gra­niči pro­i­zvo­dnja i skra­ti ži­vo­tni vek si­ja­li­ca na 1.000 ra­dnih časo­va. Na taj ra­dni vek su i da­nas de­kla­ri­sa­ne si­ja­li­ce sa uža­re­nim vla­kni­ma (i da­lje ih ima u pro­da­ji). Pre ove o­dlu­ke, pro­sečan ži­vo­tni vek si­ja­li­ca bio je 1.500 do 2.500 ra­dnih časo­va. Re­zul­tat je bio u­dvos­tručena pro­da­ja si­ja­li­ca, što je i lo­gično ka­da se zna da su one tra­ja­le upo­la u o­dno­su na pe­ri­od pre o­sni­va­nja Phoebus kar­te­la. Sve to je do­ve­lo do zna­tnog po­većanja za­ra­de kom­pa­ni­ja ko­je su se na­la­zi­le u kar­te­lu.

Do­ku­men­ta ko­ja su os­ta­la iz tog pe­ri­oda uka­zu­ju da su u­tro­še­na značaj­na sred­stva na is­tra­ži­va­nja ka­ko da se efi­ka­sno sma­nji broj ra­dnih sa­ti na mak­si­mal­nih 1.000. Iz tih do­ku­me­na­ta se vi­di da je pro­ces sma­nji­va­nja ži­vo­tnog ve­ka si­ja­li­ca bio sve­obu­hva­tan. Osim kućnih si­ja­li­ca, is­tra­ži­va­no je ka­ko da se sma­nji i vre­me tra­ja­nja si­ja­li­ca u ba­te­rij­skim lam­pa­ma, s tri se­ta ba­te­ri­ja na dva se­ta, a pre­dlog je bio da si­ja­li­ce tra­ju ko­li­ko sa­mo je­dan set ba­te­ri­ja u lam­pi.

Kao i­zgo­vor za to, kom­pa­ni­je su tvrdi­le da je u­zrok sma­nje­nja tra­ja­nja si­ja­li­ca po­većanje nji­ho­ve efi­ka­snos­ti (da­ju vi­še sve­tlos­ti). Ipak, po­ka­za­lo se da je sma­nje­njem ve­ka tra­ja­nja efi­ka­snost si­ja­li­ca po­većana sa­mo za 11 od­sto do 16 od­sto, dok je nji­ho­va pro­da­ja u­dvos­tručena. Dru­gim rečima, ja­sno je po­ka­za­no da je ov­de reč bi­la sa­mo o pro­da­ji vi­še si­ja­li­ca i za­rađiva­nju vi­še nov­ca.

U samo 10 odsto slučajeva krivci za kvar su LED diode. Čak 60 odsto kvarova nastaje usled otkazivanja elektronike u sijalicama, dok su za preostalih 30 odsto kvarova odgovorni razni spoljni uticaji

Kar­tel je us­pe­vao da o­drži pro­i­zvo­dne kvo­te i sma­nje­ni ži­vo­tni vek si­ja­li­ca, uvo­deći ve­li­ke novčane ka­zne za „ne­po­slu­šne“ kom­pa­ni­je, ali i „uce­na­ma“ – za­bra­nom upo­tre­be General Electric pa­te­na­ta na ko­ji­ma su za­sno­va­ne si­ja­li­ce sa uža­re­nim vla­kni­ma. Si­ja­li­ce svih pro­i­zvođača re­dov­no su tes­ti­ra­ne, a ka­žnja­van je sva­ki pro­i­zvođač čije su si­ja­li­ce tra­ja­le zna­tno kraće ili du­že od pro­pi­sa­nih 1.000 časo­va. Ovaj kar­tel imao je o­gro­man uti­caj na glo­bal­no trži­šte si­ja­li­ca sve do Dru­gog svet­skog ra­ta.

Na prav­nim fa­kul­te­ti­ma ši­rom sve­ta Phoebus kar­tel se na­vo­di kao je­dan od prvih slučaje­va mo­no­pol­skog po­na­ša­nja i pla­ni­ra­nog pro­jek­to­va­nja pro­i­zvo­da s na­me­rom da tra­ju kraće ne­go što bi te­hno­lo­gi­ja to mo­gla da po­dne­se. Mo­že­mo da ka­že­mo da je ovaj kar­tel pos­tao ro­do­načel­nik tren­da ko­ji je da­nas pri­su­tan među go­to­vo svim pro­i­zvođačima – da ve­štačkim pu­tem li­mi­ti­ra­ju vek tra­ja­nja pro­i­zvo­da ta­ko da se po­kva­ri čim mu is­te­kne ga­ran­ci­ja.

Ži­vo­tni vek si­ja­li­ce?

Evo još je­dne „za­nim­lji­vos­ti“, ko­ja je o­smi­šlje­na na šte­tu po­tro­šača. Šta znači ži­vo­tni vek od, re­ci­mo, 1.000 časo­va ra­da? Lo­gično bi bi­lo da ka­že­mo ka­ko sve si­ja­li­ce mo­gu da i­zdrže to­li­ki vek ek­splo­ata­ci­je, uz o­dređenu to­le­ran­ci­ju +/‑ re­ci­mo 10 od­sto ili 20 od­sto vre­me­na. Ali ne, to je po­gre­šno tu­mačenje ove o­zna­ke.

Za pro­i­zvođače, ova vre­dnost se o­dno­si na pro­sečni ži­vo­tni vek si­ja­li­ca (Average Rated Life ili ARL), ko­ji se i­zračuna­va na čudan način. Na­ime, taj po­da­tak se o­dno­si na to da je do­volj­no da sa­mo po­la tes­ti­ra­nih si­ja­li­ca do­ži­vi po­me­nu­tih 1000 časo­va ra­da (za to pos­to­ji o­zna­ka B50). Dru­gim rečima, ako 50% + 1 si­ja­li­ca do­ži­vi očeki­van (pro­jek­to­va­ni) ži­vo­tni vek, čita­va se­ri­ja si­ja­li­ca mo­že se de­kla­ri­sa­ti kao is­prav­na. De­fi­ni­ci­ja B50 u stva­ri znači da je ga­ran­to­va­no da će sa­mo po­lo­vi­na od pro­i­zve­de­nih si­ja­li­ca i­zdrža­ti de­kla­ri­sa­ni ra­dni vek, što u prak­si znači da je stvar­ni pro­sečni živo­tni vek si­ja­li­ca uvek zna­tno kraći od de­kla­ri­sa­nog.

Pro­i­zvođači ko­ris­te ove ARL vre­dnos­ti da pre­dvi­de ko­li­ki će pe­ri­od tra­ja­ti nji­ho­ve si­ja­li­ce, na o­sno­vu dnev­ne upo­tre­be (obično se računa tri sa­ta dnev­no). For­mu­la za i­zračuna­va­nje gla­si­la bi ARL/(3×365). Pro­račun za LED si­ja­li­ce s počet­ka tek­sta, ko­je su bi­le de­kla­ri­sa­ne na 100.000 ra­dnih sa­ti, po­ka­zao bi da bi ta­kve si­ja­li­ce mo­ra­le da ra­de čak 91 go­di­nu.

Ova računi­ca je po­je­dnos­tav­lje­na i ne od­go­va­ra stvar­nos­ti, jer u ob­zir ni­su uze­ti mno­gi dru­gi pa­ra­me­tri. Na pri­mer, LED si­ja­li­ce ima­ju kom­plek­sne elek­tron­ske sklo­po­ve ko­ji ima­ju svoj vek tra­ja­nja, ta­ko da se po­me­nu­ta for­mu­la mo­že upo­tre­bi­ti sa­mo na si­ja­li­ce sa uža­re­nim vla­kni­ma. Da bi se ra­zu­me­la te­hno­lo­gi­ja i me­tri­ka ra­da LED si­ja­li­ca, mo­ra­mo da vi­di­mo ka­ko one fun­kci­oni­šu.

Unu­tra­šnjost LED si­ja­lice

LED di­ode su sa­mo je­dna od kom­po­nen­ti iz ko­jih se sas­to­je LED si­ja­li­ce. Ove di­ode za­hte­va­ju „čist“ struj­ni i­zvor je­dno­smer­ne stru­je, a zna­mo da se u na­šim do­mo­vi­ma ko­ris­ti na­i­zme­nična stru­ja, ko­ja je pri to­me „za­gađena“ ra­znim in­ter­fe­ren­ci­ja­ma (is­prav­ni i ne­is­prav­ni usi­si­vači u kom­ši­lu­ku, re­ci­mo). Da bi LED si­ja­li­ca ra­di­la, mo­ra da pos­to­ji sis­tem ko­ji će is­pra­vi­ti i fil­tri­ra­ti ula­znu na­i­zme­ničnu stru­ju.

Is­pod plas­tičnog ku­pas­tog vrha ko­ji slu­ži sa­mo da nam vi­zu­el­no dočara uobičaje­ni i­zgled si­ja­li­ce, na­la­zi se ploča s LED di­oda­ma, a is­pod nje je sme­šte­na elek­tro­ni­ka. Ona po­dra­zu­me­va is­prav­ljač, kon­den­za­to­re, SMD ot­por­ni­ke i, po po­tre­bi, me­tal­ne pov­rši­ne za lak­ši o­dvod to­plo­te. Sa­me LED di­ode su ve­oma efi­ka­sne i većinu ener­gi­je tro­še na o­sve­tlje­nje, pa se LED si­ja­li­ce mo­gu drža­ti u ru­ci to­kom ra­da, ali elek­tro­ni­ka ko­ja sto­ji iza njih po­pri­lično se za­gre­va. Za­to je čes­to po­tre­bno da se obe­zbe­di efi­ka­san način hlađenja, na­ročito ka­da su u pi­ta­nju „jače“ si­ja­li­ce. Zbog to­ga se ta­kve si­ja­li­ce obično pra­ve s „ven­ti­la­ci­onim o­tvo­ri­ma“, sa alu­mi­ni­jum­skim ci­lin­drom za bo­lje hlađenje u ko­me je sme­šte­na elek­tro­ni­ka ili čak i s kom­bi­na­ci­jom ova dva sis­te­ma.

Kod si­ja­li­ca s du­žim de­kla­ri­sa­nim ve­kom tra­ja­nja, elek­tro­ni­ka je ter­mički o­dvo­je­na od de­la sa LED di­oda­ma. Ti­me se os­ta­tak si­ja­li­ce šti­ti od pre­ve­li­kog za­gre­va­nja, pa im se sa­mim tim i pro­du­žu­je vek tra­ja­nja.

Naj­sla­bi­ja ka­rika

Po­što je sa­da ja­sno da LED si­ja­li­ce čini vi­še de­lo­va, mo­že­mo da se za­pi­ta­mo ko­ji od njih je najčešći u­zrok ot­ka­zi­va­nja. Ži­vo­tni vek si­ja­li­ce ne mo­že bi­ti du­ži od ži­vo­tnog ve­ka bi­lo ko­je nje­ne kom­po­nen­te. US Department of Energy (DoE) oba­vi­la je obim­na is­tra­ži­va­nja na te­mu LED si­ja­li­ca ko­ja su po­ka­za­la da su sa­mo u 10 od­sto slučaje­va kva­ro­va „kriv­ci“ LED di­ode.

Životni vek LED sijalice je definisan vreme do koga će 50 odsto od inicijalnog broja sijalica pasti na 70 odsto deklarisanog osvetljenja

Čak oko 60 od­sto kva­ro­va nas­ta­je u­sled ot­ka­zi­va­nja elek­tro­ni­ke u si­ja­li­ca­ma, dok su za pre­os­ta­lih 30 od­sto kva­ro­va od­go­vor­ni spolj­ni uti­ca­ji (lo­še na­pa­ja­nje iz mre­že). Na o­sno­vu ovih po­da­ta­ka mo­že da se za­ključi ka­ko je za pro­du­že­nje ra­dnog ve­ka si­ja­li­ca ne­op­ho­dno da se prven­stve­no po­bolj­ša na­pa­ja­nje u LED si­ja­li­ca­ma.

Među kon­kre­tnim kom­po­nen­ta­ma i­zdva­ja­ju se dve ko­je su najčešći u­zro­ci ot­ka­zi­va­nja ra­da LED si­ja­li­ca. To su po­lu­pro­vo­dni­ci i elek­tro­li­tički kon­den­za­to­ri. Obe kom­po­nen­te su ose­tlji­ve na tem­pe­ra­tu­ru. Na njih se mo­že pri­me­ni­ti Are­ni­ju­so­va je­dnačina, ko­ja pre­dviđa u­dvos­tručenje ži­vo­tnog ve­ka za sva­ko sma­nje­nje ra­dne tem­pe­ra­tu­re od 10 ste­pe­ni Cel­zi­ju­sa, u ra­dnom op­se­gu tih kom­po­nen­ti. Dru­gim rečima, kva­li­te­tni­je kom­po­nen­te, kao što su re­ci­mo kon­den­za­to­ri ko­ji su ot­por­ni­ji na vi­šu tem­pe­ra­tu­ru, omo­gućava­ju du­ži vek LED si­ja­li­ce.

Ka­ko LED pre­go­re­va?

Kod si­ja­li­ca sa uža­re­nim sta­kle­nim vla­kni­ma tačno se zna tre­nu­tak ka­da ona pres­ta­ne da ra­di. To se obično de­si pri­li­kom pa­lje­nja, ka­da se uz zvuk pu­ca­nja pre­ki­ne uža­re­no vla­kno i si­ja­li­ca je­dnos­tav­no vi­še ne si­ja. Kod LED si­ja­li­ca je­di­ni kvar sa is­tim is­ho­dom (si­ja­li­ca ne si­ja), de­ša­va se ka­da crkne ne­ka kom­po­nen­ta u na­pa­ja­nju. Ali, kvar na LED di­oda­ma ni­kad ni­je ta­ko ek­stre­man – one neće pres­ta­ti da ra­de, već će pos­te­pe­no sma­nji­va­ti in­ten­zi­tet o­sve­tlje­nja to­kom vre­me­na. U in­dus­tri­ji ra­sve­te to je po­zna­to kao amor­ti­za­ci­ja lu­me­na i pred­stav­lja pot­pu­no dru­gačiji kvar od defini­tiv­nog pre­ki­da ra­da si­ja­li­ce.

Is­pos­ta­vi­lo se da i si­ja­li­ce sa uža­re­nom ni­ti ima­ju is­ti efe­kat. Pri kra­ju nji­ho­vog ži­vo­tnog ve­ka, ove si­ja­li­ce ti­pično si­ja­ju sla­bi­je za 10 od­sto do 15 od­sto ne­go ka­da su no­ve, ali to je ra­zli­ka ko­ju je ne­mo­guće pri­me­ti­ti bez me­re­nja. Kod LED si­ja­li­ca efe­kat je i­zra­že­ni­ji, prven­stve­no zbog to­ga što du­že tra­ju. U ne­kim slučaje­vi­ma, LED vi­še ne mo­že da pro­i­zve­de do­volj­no sve­tla da bi si­ja­li­ca bi­la upo­tre­blji­va, iako ona zva­nično i da­lje ra­di. Is­tra­ži­va­nja su po­ka­za­la da lju­di ne pri­mećuju do 30 od­sto sma­nje­nja u ni­vou o­sve­tlje­nja. Pre­ma tom po­dat­ku de­fi­ni­san je i L70, pa­ra­me­tar ko­ji se u in­dus­tri­ji ko­ris­ti da o­znači tre­nu­tak ka­da je o­sve­tlje­nje LED si­ja­li­ce pa­lo na 70 od­sto od ori­gi­nal­nog ni­voa, što se sma­tra kra­jem nje­nog ži­vo­tnog ve­ka.

Ima li smisla kupovati skuplje i dugotrajnije LED sijalice, kada će se za godinu, dve ili tri pojaviti novije, efikasnije i jeftinije LED osvetljenje?

Sa­da mo­že­mo da ko­načno da­mo od­go­vor ka­ko se me­ri ži­vo­tni vek LED si­ja­li­ce. On je de­fi­ni­san kao B50‑L70 – o­dno­sno tra­ja­nje LED si­ja­li­ce se o­dređuje kao po­da­tak ka­da 50 od­sto od ini­ci­jal­nog bro­ja si­ja­li­ca pa­dne na 70 od­sto nji­ho­vog de­kla­ri­sa­nog o­sve­tlje­nja.

Još je­dan pa­ra­me­tar mo­že­mo da u­ključimo kod kva­ro­va na LED si­ja­li­ca­ma. To­kom vre­me­na fos­for­na be­la LED sve­tla me­nja­ju bo­ju. Ona se mo­že me­nja­ti u četi­ri bo­je (pla­vu, žu­tu, crve­nu i ze­le­nu). Kod LED si­ja­li­ca ve­li­ke sna­ge ko­ju ko­ris­ti­mo u do­maćin­stvi­ma najčešće se me­nja ka žu­toj bo­ji. To pos­te­pe­no žućenje re­zul­tat je pu­ca­nja fos­fo­ra i ter­mičkih efe­ka­ta. Ipak, ovi me­ha­ni­zmi pro­me­ne bo­ja još uvek ni­su izučeni, pa ne pos­to­je ni stan­dar­di za u­brza­no tes­ti­ra­nje ili pro­jek­ci­ju sta­bil­nos­ti bo­je LED o­sve­tlje­nja to­kom vre­me­na.

Mo­žda to i ni­je lo­še…

Ako se u­zme u ob­zir da amor­ti­za­ci­ja lu­me­na i pro­me­na bo­ja s vre­me­nom čine LED si­ja­li­ce ne­efi­ka­snim, mo­žda ne­ma smi­sla da pro­i­zvođači ra­zvi­ja­ju te­hno­lo­gi­ju LED si­ja­li­ca ko­ja će pre­du­go tra­ja­ti. Po­me­nu­to sma­nje­nje de­kla­ri­sa­nog ve­ka tra­ja­nja s počet­ka tek­sta ne mo­ra da pot­pa­da pod te­ori­je za­ve­re ili ne­ki no­vi kar­tel. Mo­žda ono sa­mo pred­stav­lja že­lju pro­i­zvođača da ga­ran­tu­ju tra­že­ne per­for­man­se LED o­sve­tlje­nja to­kom vre­me­na.

Sve i da da­nas pos­to­je LED si­ja­li­ce s ve­kom tra­ja­nja od 100.000 ra­dnih časo­va, pi­ta­nje je da li bi nam one za­is­ta bi­le po­tre­bne. Čak i naj­ma­nji de­fi­ni­san ra­dni vek LED si­ja­li­ca od 7.500 časo­va obe­zbeđuje, pre­ma for­mu­li da­toj u ovom tek­stu, sko­ro se­dam go­di­na ra­da. Te­ško da ima smi­sla ku­po­va­ti sku­plje i du­go­traj­ni­je LED si­ja­li­ce, ka­da će se za go­di­nu, dve ili tri si­gur­no po­ja­vi­ti no­vi­je, efi­ka­sni­je i je­fti­ni­je si­ja­li­ce. Do­kaz za to je naj­sta­ri­ja si­ja­li­ca sa uža­re­nim vla­knom ko­ja i da­nas ra­di – po­zna­ta je kao Centennial Bulb i tra­je još od 1901. go­di­ne (njen ra­dni vek je do sa­da pre­ma­šio mi­li­on časo­va). Ona si­ja kao mo­der­na si­ja­li­ca od uža­re­nih vla­ka­na od 4 W, pri čemu si­gur­no ni­je bi­la je­fti­na. Da­na­šnje LED si­ja­li­ce is­te sna­ge da­ju bar 10 pu­ta jače o­sve­tlje­nje, pri čemu je nji­ho­va ce­na si­gur­no ne­upo­re­di­vo ni­ža od ce­ne on­da­šnje du­go­večne si­ja­li­ce. Da li bis­te da­nas ku­pi­li je­dnu ta­kvu si­ja­li­cu čak i ako bis­te zna­li da će ra­di­ti na­re­dnih 100 go­di­na? Ve­ru­je­mo da ne bis­te…