More Nautika

isplativa investicija

LED rasvjeta štedi struju na vašem brodu

isplativa investicija

Još prvom pojavom LED žarulja bilo je jasno da je to rasvjeta budućnosti, osobito tamo gdje su izvori i kapacitet električne energije ograničeni. Na malim plovilima rasvjeta je, uz hladnjake, najveći potrošač struje i bez obzira na to kolike baterije ima plovilo, njihov je kapacitet uvijek ograničen. Rasvjete je na većim brodovima i više, ali tamo se energija osigurava i nadopunjuje ugradnjom dodatnih izvora struje, uglavnom generatora. Dakle, uštedom na svjetlu na manjim plovilima hladnjaci mogu raditi duže i češće, a na većima se štedi gorivo.

Rezervne žarulje

Klasičnim žaruljama žarna nit češće puca zbog vibracija, a na brodu ih svakako ima. Kako ih na našim otocima baš i nema svuda za kupiti, osobito onih za 24 volta, potrebno ih je imati dovoljno u rezervi, naravno, svih vrsta i oblika koji se na brodu koriste. Turistički brodovi koji krstare Jadranom u sezoni su ih znali nositi i po nekoliko kutija, a izmjena žarulja po kabinama bila je gotovo svakodnevni posao. Danas su uglavnom svi prešli na LED. Nadalje, žarna nit za svjetlo iskoristi približno samo pet posto utrošene energije, bolje žarulje nešto više, a sva ostala energija pretvara se u nepotrebnu toplinu. Nekada to može biti i opasno, jer prisloni li se uz žarulju neka tkanina ili papir, lako se zapali.
LED (Light Emiting Diode) jest čvrsti elektronički element, poluvodič koji kada je propusno polariziran, električnu energiju pretvara u fotone, elektromagnetske energetske pakete određene frekvencije koji se manifestiraju kao svjetlost. Prva svjetleća dioda, ali bez neke praktične primjene, stvorena je još 1927. godine, crveno svjetlo postiglo se tek 1962., a deset godina kasnije i žuto, kojem je intenzitet svjetla desetak puta veći. Takve su se diode u širokoj primjeni koristile uglavnom kao kontrolna svjetla. Razvojem optičkih telekomunikacija, 1976. je stvoren prvi visokoefikasan LED kojem su sjajnost i intenzitet odgovarali valnim duljinama korištenima u optičkim vlaknima.

Nakamorin izum

Osnova za razvoj LED rasvjete dogodila se tek 1993. godine, kada je japanski znanstvenik Shuji Nakamora uspio dobiti LED plave boje. Iz te tehnologije 1997. razvijen je bijeli LED, a daljnji je razvoj usmjeren ka povećanju intenziteta svjetla i efikasnosti. Znatno manjim utroškom energije LED je lako našao primjenu u gotovo svim područjima rasvjete, što je dovelo do masovne proizvodnje i još bržeg razvoja.
U početku komercijalne proizvodnje LED rasvjeta se u odnosu na žarulje sa žarnom niti činila velikom investicijom, međutim, dugoročno je već i tada bila isplativa, a osobito u usporedbi s CFL (Compact Fluorescent Lamp) štednim žaruljama po pitanju početne investicije, ali i po ekološkoj komponenti. U vrlo kratkom razdoblju od samo nekoliko godina, karakteristike LED rasvjete znatno su poboljšane, efikasnost im je sve veća, a cijene su sve niže. Usporedne tablice s ostalim izvorima svjetlosti stare niti godinu dana već sada ne vrijede, a s razvojem se ide i dalje.
Osim što je tehnologija stalno napredovala, a cijene padale, jedan od razloga brze popularizacije je činjenica da su se gotovo odmah za svaki tip grla proizvodile ekvivalentne LED žarulje, pa tako i za brodski program. Za maksimalno rasterećenje potrošnje ugradnjom LED žarulje nije potrebno mijenjati ni instalacije ni rasvjetna tijela, dapače, stare su instalacije za LED i predimenzionirane.

Strujne oscilacije

Do prije desetak godina LED je bio samo za 12 V i koristio se samo na brodicama i manjim jahtama, a kasnije se razvio i za plovila s instalacijom na 24 volta. Sve što je u rasvjeti postojalo prije danas se može kvalitetno zamijeniti LED-om, i to ne više tako skupo.
Ipak, početkom ugradnje LED-a na turističkim brodovima pokazali su se i prvi problemi. Valjda zbog visoke cijene, iz Kine se uvozio najjeftiniji LED, koji bi često pregorio. Znala je to biti velika investicija bez kvalitetnog rješenja. Ispravljači su uglavnom bili ručni rad, a karakteristike takve struje dosta su oscilirale, što je za klasičnu žarulju podnošljivo, ali za LED je pogubno. Jedino kvalitetno rješenje bilo je prema karakteristikama struje pojedinog broda izraditi i adekvatne drivere.
Kako je ovo relativno mlada tehnologija, ni iskustva nisu velika, a neke naizgled periferne stvari znale su stvarati veliki problem. Bilo je teško pronaći ikakav savjet i početna saznanja dobivala su se sistemom pokušaja i pogrešaka. Brzo se uočilo kako nestabilna struja diodi znatno smanjuje vijek trajanja. Kod kućnih instalacija to nije neki problem, jer transformator i ispravljač daju stabilnu struju i napon. U uvjetima na brodu oni često osciliraju, pa brodska svjetiljka uz LED modul ima i predspojni elektronični uređaj, driver, koji može biti instaliran unutar svjetiljke ili priključen izvana.

Rast efikasnosti

Brodske LED žarulje sada imaju raspon napona od 9 do 32 V. Dakle, nije joj bitan priključeni napon, nego je potrebno osigurati stalnu jakost struje, a sve to ograničava i regulira driver. Za razliku od žarulja sa žarnom niti, na kojima je kod polupraznih baterija s padom napona svjetlost slabjela, LED ne gubi intenzitet svjetla sve dok napon ne padne ispod 9 V, a tada dioda više ne provodi struju i gasi se. Ako se dioda spoji krivo, zamijeni joj se polaritet, neće zasvijetliti, ali neće ni pregorjeti, kao što je to slučaj sa štednim žaruljama punjenim plinom. Dioda jednostavno u tom smjeru ne propušta struju, a kad joj se polaritet okrene, ponovno radi.
Prve 350 miliamperske diode malo su trošile, ali su davale i malo svjetla. Kada se postiglo 30 lm/W, već su bile efikasnije od klasičnih i halogenih žarulja, a samo dvije godine kasnije snagom od jednog vata postiglo se 110 lumena, u laboratorijskim uvjetima i 160. Dakle, žaruljom od 5 W realno se dobilo 550 lm, što je dosta više nego što daje kvalitetna klasična žarulja od 40 vati. Danas se efikasnost LED-a već približila pragu od 300 lm/W. Premda su naizgled jednake, razlike između dioda mogu biti velike.

Važna kvaliteta

Među pouzdanijim proizvođačima spominju se Epistar, Nichia, Cree, Osra, Lumileds i još neke, ali tržište je uglavnom preplavljeno kineskim no name proizvodima, i to treće klase. Osim što je važan proizvođač, treba znati i da sve diode imaju više klasa. Razlike u cijenama mogu biti velike, ali i u kvaliteti. Trećom se klasom neće postići što se može prvom, ni efikasnost ni radni vijek. Vremenom se pokazalo kako je na gospodarskim plovilima prva klasa najisplativija. Daje najbolji efekt i s njom je najmanje problema, a osim toga, svaka je intervencija uvijek najskuplja u sezoni.
U početku su se na plovilima u već postojećim kućištima mijenjale samo žarulje, a danas se sve češće mijenjaju kompletna tijela, pa čak i na brodicama i na manjim jahtama. Nova se plovila uglavnom isporučuju s već ugrađenom LED rasvjetom. Stariji turistički brodovi, do tridesetak metara dužine, imali su i relativno jednostavnu rasvjetu, a za 24 V u ponudi je bilo samo nekoliko modela svjetiljki.

LED i navigacija

Novo vrijeme uvelo je nove standarde, brodovi su sve veći i luksuzniji, a paralelno s tim razvija se i priča o LED-u. Sada se pri uređenju interijera angažiraju dizajneri, a svjetlo je, osim osnovne primjene, dobilo i značajnu ulogu u dekoraciji interijera. Sve se češće ugrađuju manje i tanje diskretne lampe koje se ne zagrijavaju, a mogu svijetliti određenom bojom svjetla, pa čak je i mijenjati. Na turističkim brodovima i malim kruzerima sada se ugrađuju i sve kvalitetniji ispravljači, kakvi se koriste i na megajahtama, a osim reflektora i navigacijskih svjetala, LED je zamijenio svu ostalu rasvjetu.
Reflektori s halogenom žaruljom još uvijek imaju bolje karakteristike od LED-a, a kod navigacijskih svjetala korištenje LED žarulja limitiraju Pravila za statutarnu certifikaciju pomorskih brodova. Naime, LED se može prihvatiti samo uz posebne uvjete RO (priznate organizacije – recognized organizations), zbog promjene intenziteta svjetlosti tijekom starenja.
Istina, LED žarulje s vremenom gube intenzitet i u deklariranom vremenu ne bi im smio pasti ispod 50, a kod dioda prve klase ispod 30 posto početnog intenziteta.

Dugi vijek trajanja

Dakle, žarulja deklarirana na 50.000 sati može raditi i dvostruko dulje, ali joj je intenzitet svjetla u tom drugom periodu slab. Postoje žarulje koje zbrajaju svoje sate rada, pa kada ispune normu, dok su još uvijek u režimu dovoljne kvalitete, odbroje deklariran vijek trajanja i samo se ugase. Za razliku od plinom punjenih štednih žarulja, LED svjetlo s vremenom ne mijenja boju, nego nakon nekoliko desetaka tisuća sati rada gubi na intenzitetu, jačini svjetla.
Uz deklariran vijek trajanja, LED žarulje najčešće imaju još tri oznake: vat (W) za snagu, lumen (lm) za svjetlosni tok, odnosno količinu svijetlosti, te kelvin (K) za temperaturu boje, boju svjetla. Naravno, poželjno je imati što više svjetla uz što manju potrošnju, pa se efikasnost rasvjete i mjeri u lm/W. Kod boje svjetla dobro je znati da klasična žarulja s volframovom žarnom niti ima boju od oko 2700 K, a opisuje se uglavnom kao svijetlo žuta. Sve vrijednosti iznad vuku prema hladnom, plavom spektru, a vrijednosti ispod 2700 K prema toplom, crvenom spektru svjetlosti.

Boja svjetla

Za rasvjetu se uglavnom koriste bijele LED žarulje, a kako je to spektar od 2700 do 5000 K, dijele se u tri grupe. Toplo bijela je za raspon od 2700 do 3000 K, natural ili prirodna boja, nekad označena i kao daylight, od 3200 do 4000 K, a hladno bijela od 4200 do 5000 K. U odnosu između boje i količine svjetla, kelvina i lumena, postoji i međusobna ovisnost. Isti tip dioda, istog proizvođača, klase i snage, u hladno bijeloj boji će davati gotovo jedan i pol puta više svjetla nego u toplo bijeloj.
Upravo je to bio razlog zašto se u početku koristio samo LED hladno bijelog svjetla. Povećavanjem efikasnosti, razlika u angažiranoj snazi postala je manje važna, pa se za različite namjene koriste različite boje svjetla. Hladno bijela i natural daju više svjetla i zahvalnije su za osvjetljenje radnog prostora palube, strojarnice, kuhinje, toaletne kabine ili navigacijskog stola. Daje veći intenzitet i bolju vidljivost navigacijskim svjetlima, a boju im ionako određuje filtar na staklu. Toplo bijela daje blago žuto osvjetljenje prostora i pogodnija je za salon, kanižele, kabine, prigušenu diskretnu rasvjetu, osvjetljenje prostora krmene palube ili kokpita.

Ne vole toplinu

Razvojem tehnologije razvijala se i brodska rasvjeta, a modernizacija domaće turističke flote omogućila je da se i kod nas pokrene proizvodnja brodskih rasvjetnih tijela. Razvijaju se lampe prema individualnim željama i potrebama, podređene zamislima dizajnera interijera. Sada se i kod nas proizvode kvalitetne brodske LED svjetiljke, svih stupnjeva IP zaštite, po znatno povoljnijoj cijeni od poznatih svjetskih brendova.
Ipak, nije sve bilo tako lako, jer ni globalna iskustva nisu velika. Najveći neprijatelj LED-a je temperatura, kako radna, tako i okoline. Ona znatno utječe na slabljenje intenziteta svjetla i radni vijek diode. Brodske lampe uglavnom se zatvaraju, često i hermetički, pa su raspored dioda na matičnoj ploči, posebno kvalitetne termalne paste, materijal i oblik hladnjaka diode, smola koje provode toplinu, ali i debljina bakra u lampi, od iznimne važnosti za njezinu ukupnu kvalitetu. Potrebno je da su kućišta napravljena za temperature do 60 °C, jer iznad te temperature počinju i prvi problemi.
Jedan od smjerova u kojem se razvija brodska rasvjeta su kućišta i sustavi hlađenja. Zbog temperaturnih razlika događalo se da bi dolazilo do kondenzacije unutar kućišta svjetiljke, a kada voda kapne na čip, dioda pregori. Kako bi se to izbjeglo, prakticira se snažnija svjetla postavljati odozgo da svijetle prema dolje, a samo slabija odozdo.

Trake s diodama

U početku je LED ugrađivan prvenstveno radi uštede, međutim, razvojem su se otvorile nove mogućnosti i otišlo se korak dalje po pitanju dekoracije i primjene svjetla. Otvorio je potpuno novu mogućnost kombiniranja rasvjete. Ugradnjom žarulja s RGB diodama može se postići bilo koja boja svjetla, i to ne više tako slabašna. Niti svjetlovoda provučene kroz panel obloge stvaraju diskretan svjetlosni raster i dojam zvjezdanog neba na svodu kabine.
Sada i trake s diodama daju jače svjetlo i ne moraju više imati samo dekorativnu funkciju. Obično s donje strane imaju ljepljivu traku, ali mnogi ih pogrešno lijepe direktno na podlogu mjesta na koje ih žele postaviti. Nije nužno, ali bolje ih je lijepiti u aluminijski profil predviđen za to koji, osim fizičke zaštite, ima i funkciju hladnjaka, dok ugrađeno prozirno sjenilo točkaste izvore svjetla pretvara u jedinstvenu svjetlosnu traku. LED može biti i bolje rješenje za sigurnosne oznake. Svjetleće oznake smjera evakuacije ugrađene u podu ili uz njega uočljivije su od fluorescentnih naljepnica u visini očiju.
Plavičasto ili bijelo svjetlo ispod krme ili trupa broda sve se češće susreće i ne samo na većim jahtama, a svjetleći rubovi oko slova imena broda na krmi postali su pravi hit. Istina, tu se zna pojaviti i problem, osobito kad su slova skrojena od inoksa. Trake oko slova imena broda brže pregaraju jer se inoks na suncu dosta ugrije, iznad 60 °C, što može biti pogubno za LED.

Štedljivi reflektori

Pojavom ovog svjetla posebno su profitirale plivarice, koje su stare reflektore zamijenile LED-om, a potrošnja struje im se smanjila za 80-ak posto. Prihvatili su je i ribolovci koji upaljenim svjetlom love lignje. Neki su čak primijetili kako im toplo bijelo svjetlo daje bolje rezultate od hladno bijelog.
Na brodicama i manjim jahtama, ovisno o tome mijenjaju li se samo žarulje ili cijela rasvjetna tijela, investicija se može kretati od nekoliko stotina do nekoliko tisuća kuna. Međutim, to se ulaganje dosta brzo vrati, naravno, ovisno o tome koliko se plovilo realno koristi. Radi lakše kalkulacije, evo nekoliko razloga.
Radni vijek kvalitetne LED žarulje je pet puta dulji od štedne, 20 puta od halogene, a i do 50 puta od žarulje sa žarnom niti. Dakle, cijena te jedne LED žarulje manja je od iznosa svih žarulja koje je u tom vremenu potrebno zamijeniti, bez obzira na to koje su vrste.
Potrošnja LED rasvjete za sada je barem osam puta manja od klasične žarulje i najmanje dva puta manja od štedne, a kako je na plovilu svjetlo uz hladnjak najveći potrošač struje, tako i značajno utječe na brzinu pražnjenja baterija. Svaka baterija ima ograničen broj ciklusa punjenja i pražnjenja, a smanjenom potrošnjom produžit će joj se vijek trajanja, odnosno, kasnije će se ući u investiciju novog seta baterija.

Opravdana investicija

Manja potrošnja struje znači i veću autonomiju, odnosno duži boravak na sidru ili manju potrebu za vezom u marini. Uzme li se u obzir cijena veza za svako uplovljavanje radi priključka na obalnu mrežu, kompletna investicija u LED rasvjetu isplati se već za nekoliko takvih noćenja. Ako baterije nadopunjujete radom motora, tada se to manifestira kroz uštedu goriva.
Već svaki od ovih aspekata pojedinačno je dovoljan da opravda investiciju u LED, a kada se zbroje, kalkulacija o brzom povratu investicije više je nego jasna.


RAST EFIKASNOSTI
Prvi LED-ovi davali su 30 lumena svjetla po vatu, poslije dvije godine to je poraslo na 110 lumena po vatu, a danas im se efikasnost već približila pragu od 300 lumena po vatu


IP ZAŠTITA
Označava koliko je električni uređaj otporan na vanjske utjecaje s obzirom na prodor krutih tijela i tekućina. Sastoji se od dvije znamenke. Prva pokazuje zaštitu od krutih tvari, dok druga pokazuje otpornost na tekućine. Radi zaštite od propadanja, svaki električni uređaj namijenjen vanjskoj upotrebi mora imati najmanje IP44 zaštitu. Najkvalitetniji uređaji imaju IP68.


PREDNOSTI LED RASVJETE
- manja potrošnja
- vijek trajanja
- trenutačno paljenje
- s vremenom ne gubi boju svjetla
- niska emisija topline
- efikasnost rasvjete (lm/W)
- fokusiranje svjetlosnog snopa
- otpornost na mehanička oštećenja
- otpornost na vibracije
- nema štetnih tvari
- nema UV i IR zračenja
- male dimenzije
- lako prilagodljive prostoru
- niski troškovi održavanja

MANE LED RASVJETE
- početna investicija
- osjetljivost na toplinu
- mlada tehnologija, slabo dostupni savjeti iz prakse
- loša horizontalna disperzija svjetla
- osvijetljeni predmet ne daje boju kao kod prirodne svjetlosti

Naslovnica Nautika