Power LED

انواع سیستمهای نورپردازی کم مصرف

مقایسه ای بین لامپهای متال هالاید و لامپهای LED
نویسنده : مهدی - ساعت ٩:۳٤ ‎ب.ظ روز ۱۳۸۸/٧/٢٤

 

 

 

  VS.   

 

 

یک سری کار برای من پیش اومد که لازم دونستم یه سری اطلاعات در رابطه با لامپهای متال هالاید جمع کنم و یه مقایسه ی اجمالی بین LED و این نوع لامپها داشته باشیم.

برای نمونه ما یک LED یک وات که 100 لومن نور میدهد(EDEW-KLC8-F1) و متعلق به شرکت EDISON است  را با یک لامپ 400 وات متال هالاید شرکت EYE Multi-Metal مقایسه میکنیم. Datasheet مربوط به این دو در لینکهای زیر موجود است.

http://www.eyelighting.com/ss/EQS-N-52-84-00018.pdf

http://www.edison-opto.com.tw/products_detail.asp?category=1&cno=116

مقدمه :

میدانیم که هر تکنولوژی جدید راه بسیار طولانی را پشت سر میگذارد تا به بلوغ کامل برسد. برای نمونه همه ما مانیتورهای CRT  را به خاطر داریم. این مانیتورها در سالهای آخر تولید به درجه کیفیت بسیار بالایی دست یافتند چه از لحاظ کیفیت تصویر و چه Response Time . میتوان گفت Response Time  در مورد مانیتورهای CRT به هیچ وجه معنی پیدا نمیکند (کمتر از 900 میکرو ثانیه ). اما مانیتورهای LCD پس از سالها تحقیق به مانیتورهایی با سرعت پاسخگویی حداکثر 2 میلی ثانیه (البته در مقیاس تجاری) دست پیدا کرده اند. و البته CRTها از لحاظ کنتراست نیز چندین برابر بهتر عمل میکردند. چرا که سالها از تولیدشان میگذرد و تحقیقات و زمان زیادی صرف تولید و عیب یابی آنها شده است و به عبارت دیگر تولید انبوه شده اند.ولی چرا این مانیتورها دیگر تولید نمیشوند و جای آنها را مانیتورهای LCD  گرفته اند؟ دلایل زیادی وجود دارد که همه ی ما تا حدی از آن متلعیم. مثلاً LCD ها به چشم آسیب نمی رسانند، مصرف برق کمتری دارند، سبکترند ، به فضای کمتری نیاز دارند و ...

دلایل بالا باعث شد که با وجود معایبی چون سرعت پاسخ و کیفیت تصویر کمتر و حتی قیمت بیشتر مانیتورهای LCD جای خود را در جهان باز کنند و همانطور که میدانیم دیگر تمامی تلوزیونها و مانیتورها از نوع CRT  تولید نمیشوند.

 

 مزایای لامپهای متال هالاید:

با مقدمه بالا به سراغ مزایای لامپهای متال هالاید می رویم.

یکی از مزایای لامپهای متال هالاید در مقایسه با لامپهای LED مقدار لومن تولیدی به ازای وات مصرفی است.در مقایسه ای که ما انجام دادیم لامپ 400 وات شرکت  EYE Multi-Metal که یک شرکت آمریکاییست را در نظر گرفتیم.این لامپ طبق DATASHEET موجود توانایی تولید  36000 لومن تا 38000 لومن را دارد.(البته لامپهای 400واتی جدیداً تولید شده اند که تا 50000 لومن را نیز تولید میکنند). یعنی 90 تا 95 لومن بر وات .برای آنکه محاسباتمان را راحتتر انجام دهیم اجازه دهید این عدد را 100 لومن در نظر بگیریم. این مقدار نور، کمی کمتر از مقدار نوری است که از لامپ LED مورد بحث ما بدست می آید.

تابع بعدی که می خواهیم آن را مورد بررسی قرار دهیم بحث قیمت برای تولید نور  100لومن است.قیمت LED نمونه ما 3000 تومان است.اگر بخواهیم پروژکتوری تولید کنیم که به اندازه ی یک متال هالاید 400 واتی به ما نور بدهد نیاز به 400 عدد LED و 2 عدد منبع تغذیه که هر کدام 200 وات را تامین کنند داریم.قیمت این منابع از نوع مرغوب 150000 تومان می باشد.(اجازه دهید که مبلغ فریم و هیت سینک را دیگر لحاظ نکنیم !).با همین چند عدد به اینجا میرسیم که یک پروژکتور LED که نوری معادل یک لامپ 400 واتی متال هالید داشته باشد حداقل یک و نیم ملیون تومان هزینه در بر خواهد داشت. به عبارتی دیگر به ازای تولید هر 100 لومن با LED باید 3750 تومان هزینه کرد.در عوض لامپهای متال هالاید 400واتی حداکثر به قیمت 100000تومان (به همراه فریم و ترانس) قابل تهیه هستند.با یک تقسیم ساده در میابیم که تنها 250 تومان بابت 100 لومنی که از متال هالاید دریافت میکنیم باید هزینه کنیم. یعنی یک پانزدهم LED .

 

معایب لامپهای متال هالاید:

و اما مواردی که باعث شده لامپهای LED کم کم خود را وارد بازار کنند.

1- طول عمر

اولین و مهمترین پارامتر بحث طول عمر لامپهای متال هالاید است. بهترین و مرغوبترین نوع از این لامپها طول عمری کمتر از 20000 ساعت دارند.(بین 16000 تا 20000). ولی لامپهای LED طول عمری بین 50000 تا 60000 ساعت دارند. استفاده از LED به جای متال هالاید هزینه های تعمیر و نگهداری را حداقل یک سوم خواهد کرد.

 

2- Response Time

مورد بعدی بحث زمان پاسخگویی است. لامپهای LED به محض رسیدن ولتاژ به آنها روشن میشوند (کمتر از 20  میکرو ثانیه) ولی لامپهای متال هالاید زمانی بالغ بر 5 دقیقه لازم دارند تا به حداکثر نور خود برسند.یعنی لامپهای LED  پانزده ملیون بار سریعتر روشن میشوند.

لامپهای متال هالاید یک ایراد دیگر نیز دارند و آن این است که اگر شما این لامپها را به مدت بیش از 5 دقیقه روشن بگذارید این لامپها گرم میشوند. مشکل تنها گرم شدن نیست. اگر بعد از 5 دقیقه شما این لامپ را خاموش کنید دیگر نمیتوانید فوراً روشنش کنید. چرا که لامپ گرم شده و سنسور داخل لامپ به شما اجازه ی روشن کردن مجدد لامپ را تا زمانی که لامپ سرد نشده نمیدهد(حدود 3 دقیقه طول میکشد تا سنسور اجازه ی ورود ولتاژ را بدهد و تازه از اینجا به بعد4 تا 5 دقیقه طول خواهد کشید تا به حداکثر نور خود برسد).

 

3- On/Off

طول عمرلامپهای LED به هیچ وجه تابعی از تعداد روشن و خاموش شدن نیست.میتوان لامپهای LED را ملیونها بار روشن و خاموش کرد. در واقع طول عمر LEDها تنها به مدت زمان روشن ماندن بستگی دارد.ولی لامپهای متال هالاید به هیچ وجه اینگونه نیستند و طول عمر آنها با روشن و خاموش شدن کم میشود.

 

4- مصرف بالا و هزینه های جانبی

از آنجا که لامپهای متال هالاید نیاز به جریان بالایی دارند (خصوصاً لامپهای 400 وات به بالا) اگر سیم کشی جریان بالا، در ساختمان یا محل نصب این لامپها موجود نباشد، باید مجدداً سیم کشی نمود و این یعنی زمان و  هزینه ی بیشتر. ولی پروژکتورهای LED به دلیل کم مصرف بودن از همان سیم کشی موجود می تواند استفاده کند.

 

5- تغییر رنگ

 

برای تغییر رنگ در لامپهای متال هالاید معمولاً از فیلترهای رنگی استفاده میکنند.  البته اکثر مواقع برای تولید یک رنگ خاص از یک فیلتر ثابت استفاده می شود و در برخی موارد دیگر از لامپهای متال هالایدی که زاتاً نور خاصی تولید میکنند استفاده میشود.اما اگر نور بخواهد متناوباً تغییر کند به این صورت عمل میشود که یک محور میچرخد و فیلتر رنگی مناسب را جلوی لامپ قرار میدهد.این کار معایب بسیاری را در بر دارد.مثلاً نمیتوان رنگ را به دلخواه تنظیم کرد مگر اینکه کنترلر موجود موقعیت محور را دقیقاً بتواند تنظیم کند.معمولاً محور با سرعت مشخصی می چرخد و رنگها به ترتیب عوض میشوند.این کار در پروژکتورهای وات بالا استفاده ی کمتری دارد و تقریباً استفاده از این روش (استفاده از فیلتر رنگی) برای تغییر رنگ منسوخ شده است.در عوض تغییر رنگ درلامپهای LED  به راحتی قابل انجام است.و نیاز به هیچ وسیله ی مکانیکی از قبیل فیلتر یا محور دوار ندارد. و میتوان رنگ را به دلخواه و به سهولت تغییر داد.

 

6- تنظیم شدت نور

امکان تنظیم نور با لامپهای متال هالاید مطلقاً وجود ندارد.یعنی یک پروژکتور 400 واتی که 38000 لومن نور میدهد نمیتواند مثلاً 10000 لومن بدهد.ولی این کار در لامپهای LED با استفاده از تکنولوژی PWM یا Pulse Width Modulation که کنترل سطح ولتاژ به کمک تغییر پهنای پالس است و در اکثر میکروکنترلرها موجود است به راحتی امکانپذیر است.

 

7- تنظیم زاویه تابش

 

نکته ی بعدی در رابطه با جهت دادن به نور است.نور لامپهای متال هالاید در تمامی جهات منتشر میشود. این نور به سختی قابل کنترل است و نمیتوان آن را به راحتی متمرکز کرد.برای مثال اگر بخواهیم یک دیوار را به کمک این پروژکتورها روشن کنیم باید از رفلکتور استفاده کنیم که خواه ناخواه مقدار زیادی نور را از دست میدهیم(بیش از ۵٠% نور از دست خواهد رفت).ولی لامپهای LED به دلیل موجود بودن لنزهایی با زوایای دلخواه نوری کاملاً قابل کنترل دارند.اگر بخواهیم به نور عمق بدهیم مثلاً دیوار بلندی را روشن کنیم می توانیم از لنزهای Narrow استفاده کنیم و بلعکس اگر بخواهیم مساحت زیادی را روشن کنیم از لنزهای Wide استفاده میکنیم.اما این کار با پروژکتورهای متال هالاید به سختی و با اتلاف نور امکان پذیر است.

 

8- وات واقعی

وات واقعی که لامپهای متال هالاید مصرف میکنند معمولاً 150% مقدار نامی است.در آزمایشی که خودم شخصاً انجام دادم یک لامپ 400 واتی متال هالاید 2.7 آمپر مصرف داشت . یعنی لامپی که باید 400 وات مصرف داشته باشد زمانی که به حداکثر نوردهی میرسید 594 وات مصرف میکرد.

 

 

9- جریان راه اندازی

همانطور که در بالا ذکر شد لامپهای متال هالاید 5 دقیقه زمان نیاز دارند تا به حداکثر نور خود برسند. در این مدت زمان برای یونیزه کردن گاز داخل لامپ نیاز به آمپر بیشتری است. در آزمایشی که انجام دادم در ابتدای روشن شدن لامپ 400 وات متال هالاید جریان مصرفی 5 آمپر بود. این جریان رفته رفته کاهش یافت و پس از 5 دقیقه به 2.7 آمپر رسید.به عبارت دیگر یک لامپ 400 واتی متال هالید در مدت زمان راه اندازی 1100 وات مصرف خواهد داشت.یعنی تقریباً 3 برابر واتی که باید مصرف کند.این عملکرد نیاز به تجهیزاتی 3 برابر قویتر را ایجاد میکند که متعاقباً هزینه های تابلوبرق وتجهیزات را بسیار زیاد خواهد کرد.

 

10- کاهش نور با گذشت زمان

اگر به PDFی که زمیمه ی این مقاله شده نگاه کنید ملاحضه میکنید که شدت نور لامپهای متال هالاید با گذشت زمان به شدت کاهش میابد.(به نموداری که در سمت چپ و پایین صفحه اول آمده توجه شود) نموداری که با رنگ قرمز مشخص شده لامپهای جدید این شرکت هستند که افت نور کمتری دارند و نمودار سفید رنگ نوع قدیمی تر این لامپها هستند.همانطور که ملاحظه میکنید لامپی که قرار بوده 38000 لومن نور بدهد اگر 20000 ساعت کار کند و نسوزد نور آن به کمتر از 25000 لومن خواهد رسید.یعنی کاهش 35 درصدی نور در طول مدت کارکرد(در بهترین حالت ممکن و با مرغوبترین لامپ).لامپهای LED هم در طول مدت عمرشان کاهش نور خواهند داشت ولی کمتر از 20%.در شکل زیر که توسط شرکت فیلیپس ارائه شده نمودار کاهش شدت نور برخی از لامپهای متداول نمایش داده شده است:


 نمودار قرمز رنگ که مربوط به یک نوع لامپ LED است کاملاً نشان می دهد که کاهش شدت نور دهی این لامپها کمتر از 20% است.نمودار سبز رنگ شدت کاهش نور لامپهای 5 میل معمولی را نشان میدهد. و نمودار مشکی رنگ مربوط به لامپهای التهابی معمولی است.

نتیجه گیری:

لامپهای متال هالاید از لحاظ میزان نوری که تولید میکنند در مقایسه با لامپهای LED ارزانترند.و این تنها مزیت این لامپهاست. البته باید هزینه های جانبی از قبیل سیم کشی قوی ، تهویه مناسب و تجهیزات قویتر تابلو برق را نیز لحاظ نمود. شاید اگر کسی بخواهد محیطی به اندازه ی ورزشگاه آزادی را روشن کند، بهترین انتخاب همین لامپهای متال هالاید باشد.ولی اگر بخواهیم بقیه موارد را نیز لحاظ کنیم مطمئناً استفاده از لامپهای LED را موجهتر خواهیم دید.همانطور که بسیاری از شرکتها، اماکن ، هتلها ، شهرداری ها و... همه روزه در حال جایگزین کردن لامپهای متال هالاید با پروژکتورهای LED هستند.

 

 

موفق و پیروز باشید.

 

نویسنده و جمع آوری: مهدی پرورش

منابع: اطلاعات ،تجربیات و آزمایشات شخصی

سایت های اینترنتی:

www.edison-opto.com.tw

www.osram-os.com


 

 


comment نظرات ()