Innovationsprojekt skal lede LED-belysning til længere levetid

En af de store udfordringer for LED lys er driverelektronikkens robusthed – den aktive elektronik i lyskilderne kan nemlig have svært ved at klare påvirkningerne i det brugsmiljø, hvor fx glødepærer ellers har fungeret i årtier. Et nyt projekt finansieret af Innovationsnetværket Smart Energy (INNO-SE) skal derfor karakterisere det elektriske miljø i større LED-installationer.

Af Per Thåstrup Jensen & Birger Schneider

Store fordele ved LED

Det har ikke været svært at se fordelene ved LED belysning. Store energibesparelser og et politisk pres for samme og bedre lys har bl.a. ført til mange infrastrukturanvendelser hvor LED lys har været en del af løsningen, fx ved vejbelysning og som lys i store byggerier.

Skiftet til LED lyskilder har relativt nemt kunnet integreres i nye og eksisterende installationer uden store omkostninger. Praktiske erfaringer har dog vist, at det ikke altid er gået som forventet. I fagpressen har der været omtaler af især sårbarhed overfor spændingstransienter (kortvarige høje spændinger på mange kV) ved lynnedslag, men også generelt dårlig holdbarhed, der ikke står mål med forventningen om 2-cifrede leveår.

Sårbar drivelektronik

En LED lyskilde består i store træk af 2 dele: Selve lyselementet (LED chippen) og så effektelektronikken (driveren), der leverer strømmen til lyselementet. Lyselementerne, LED dioderne, har efter nogle års udvikling nået et højt kvalitetsniveau, hvor lysudbytte og holdbarhed er fordelagtige.

Selv simple drivere består dog af langt flere komponenter end tidligere tiders passive forkoblinger. Med den mere komplekse opbygning er risikoen for nedbrud af en vital komponent også større, og den aktive elektronik er mere sårbar overfor miljøpåvirkninger som for eksempel temperaturer, fugtighed og spændingstransienter (”surges”).

Fiktive levetidsdata

Traditionelt har belysningsbranchen angivet levetiden for en lyskilde på basis af selve lyselementets levetid, fordi det var den afgørende faktor. Øvrige indgående komponenter havde næsten altid en meget længere levetid. Sådan var det med glødepæren, kvartspæren (halogen), lysstofrør, mv. Men med LED belysning er situationen radikalt ændret, for selve LED lyselementet har meget lang levetid, mens de mange indgående komponenter, især i driverelektronikken, har meget kortere levetid. Branchen har dog fasthold en tradition for at oplyse levetiden for selve lyselementet – måske fordi dette giver en meget positiv anprisning af teknologien.

Fra konsum til infrastruktur

En anden ting som kendetegner LED driverkredsløbene, er at de ofte indkøbes fra underleverandører, der fremstiller meget store styktal af enhederne. Storskalaproduktionen er med til at sænke priserne, og drivere leveres til konsumprodukter i hele verden. Konsummarkedet er dog typisk ikke et marked, hvor man forventer at elektronikken lever i 10 eller 20 år. Det står i modsætning til infrastruktur installationer, hvor man vil sikre fejlfri gadebelysning uden vedligeholdelse gennem en lang årrække.

Hvor brugsmiljøet for disse installationer er velbeskrevet med henblik på temperaturer, luftfugtighed og mekaniske påvirkninger, så er de elektriske påvirkninger ikke så kendte. Tænd/sluk funktion, spændingstransienter og overtoner (harmonisk forvrængning) i forsyningsnet med mange lyskilder kan være en større udfordring for elektronikken end forventet.

Måling og simulering af miljøet

Det er netop det elektriske miljø i større installationer med LED lyskilder, som projektet fra Innovationsnetværket Smart Energy har til formål at måle og karakterisere. Sammen med en række industripartnere samt AAU (Aalborg Universitet) skal FORCE Technologys afdeling, DELTA, udføre målinger og beregninger af det elektriske miljø.

Aktiviteterne skal føre til bedre beskrivelse af de elektriske krav til belysningsnetværk, og derigennem give bedre mulighed for at specificere og konstruere holdbar elektronik. Derved bliver man i stand til at høste den fulde gevinst ved LED lysteknologien.

Projektets resultater vil blive formidlet til industrien via fagnetværk og ved udgivelse af en offentlig rapport. Projektet forventes afsluttet sidst i 2017.

Læs mere her

Mere info

For mere information kontakt Birger Schneider, Business Manager, tlf. 72 19 47 44, bis@force.dk eller Per Thåstrup Jensen, Senior Technology Specialist hos DELTA – En del af Force Technology, tlf. 72 19 43 62, ptj@force.dk.