LED apšvietimo era atnešė daugybę privalumų, palyginti su tradiciniais šviesos šaltiniais: daugelyje pramonės šakų ir taikymo sričių sumažėjo energijos sąnaudos ir priežiūros išlaidos.
Sutaupytą energiją praktikoje nesunku pastebėti, o skirtingus apšvietimo variantus galima palyginti tiesiog pagal galią vatais.
Tačiau priežiūros sutaupymas dažnai laikomas savaime suprantamu. Juk žinome, kad LED gali tarnauti visą gyvenimą, tad ką dar reikia žinoti? Ar rinkoje siūlomi gaminiai kuo nors skiriasi? O jei taip, kaip geriausia juos palyginti, kad viso eksploatavimo laikotarpio išlaidos būtų kuo mažesnės?
Šie klausimai ypač svarbūs ten, kur priežiūros išlaidos didelės, pavyzdžiui, London Underground tinkle: skelbiama, kad vienos lempos pakeitimas virš eskalatoriaus gali kainuoti daugiau nei 1 000 £[1]. Akivaizdu, kad tokiais atvejais verta dėti nemažai pastangų, kad gedimų būtų išvengta. Gatvių apšvietimas, keliai ir automobilių stovėjimo aikštelės yra kiti pavyzdžiai, kur LED priežiūros privalumai tikriausiai svarbesni už sutaupytą energiją, dėl kurios LED turbūt geriausiai žinomi.
Kad atsakytume į šiuos klausimus, pirmiausia apžvelkime pagrindines gedimų kategorijas, kurias apibendrina vonios kreivė.
Vonios kreivė
Vonios kreivė grafiškai vaizduoja sistemos gedimų intensyvumą per visą jos tarnavimo laiką. Joje matyti trys aiškūs gedimų etapai, kuriuos dažnai galima paaiškinti su ta sistema susijusiais fizikiniais reiškiniais. Statistiškai kreivė yra kelių Weibullo skirstinių suma, o jos bendra forma apibendrina daugybės dalykų gedimų intensyvumą laikui bėgant: nuo elektros grandinių ir mechaninių sistemų (pavyzdžiui, automobilių) iki biologinių sistemų ir net žmonių. Kreivės forma primena vonios profilį: tikimybė, kad sistema suges pradžioje, yra gana didelė, paskui ji sumažėja iki pastovaus lygio, o tarnavimo laiko pabaigoje vėl didėja.
Ankstyvieji gedimai
Pirmajame etape gedimų intensyvumas iš pradžių didelis, bet mažėja; tai ankstyvieji gedimai, arba pradinio laikotarpio gedimai. Jie dažnai susiję su sistemai būdingais defektais, dėl kurių ji sugenda ankstyvoje numatomo tarnavimo laiko stadijoje. Ankstyvąjį gedimą gali lemti daug veiksnių: nuo genetikos biologinėje sistemoje iki netinkamų komponentų ar gamybos defektų žmogaus sukurtuose gaminiuose. Apskritai, praėjus šiam ankstyvųjų gedimų etapui, sistema galima labiau pasitikėti. Iškart po gamybos gamykloje dažnai atliekami bandymai, kad būtų nustatyti anksti gendantys gaminiai ir jie būtų pašalinti iš tiekimo grandinės ir apskritai nepasiektų kliento.
Atsitiktiniai gedimai
Antrasis sistemos gyvavimo etapas yra įprastas eksploatavimo laikotarpis. Gedimų intensyvumas pasiekia pastovų lygį, o tikimybė, kad gaminys suges, nebepriklauso nuo laiko. Tai stabiliausia sistemos gyvavimo dalis, o šiuo metu esantis gedimų intensyvumas apibrėžia gaminio „patikimumą“. Patikimumas yra statistinis terminas, susijęs su atsitiktinio gedimo tikimybe (t. y. gedimo, kuris nepriklauso nuo jokių kitų veiksnių, pavyzdžiui, tarnavimo laiko). Šis rodiklis nesusijęs su tarnavimo laiku, todėl vertinant bet kokį gaminį jį reikia nagrinėti atskirai. Patikimumas parodo, kaip dažnai įprastu eksploatavimo laikotarpiu tikėtina keisti gaminius. Tokių gedimų išvengti neįmanoma, todėl juos reikia įtraukti į bet kurį viso eksploatavimo laikotarpio išlaidų modelį. Nepaisant to, jie dažnai pamirštami, todėl gedimai tampa staigmena. Patikimumas matuojamas gedimų intensyvumu ir parodo, kiek atsitiktinių gedimų tikėtina per milijoną įrenginio veikimo valandų. Kadangi patikimumas susijęs su atsitiktiniais gedimais, jei sistema yra įprasto eksploatavimo etape, gedimų intensyvumas galioja nepriklausomai nuo to, ar norime sužinoti tikėtiną gedimų skaičių tarp 100 gaminių, veikiančių 10 000 valandų, ar tarp 10 000 gaminių, veikiančių 100 valandų. Patikimumo inžinerija yra atskira disciplina, apimanti sudėtingus skaičiavimus ir modelius sistemos patikimumui nustatyti, remiantis tokiomis pripažintomis sistemomis kaip MIL-HDBK-217F.
Tarnavimo laiko pabaigos gedimai
Paskutinis sistemos gyvavimo etapas yra tarnavimo laiko pabaiga. Tada gedimų intensyvumas pradeda didėti dėl dėvėjimosi, ir šis momentas dažnai vadinamas gaminio numatomu tarnavimo laiku arba nominaliuoju tarnavimo laiku. Dėvėjimąsi dažnai lemia tam tikros sistemos dalys, kurios dėl savo pobūdžio ar padėties linkusios dėvėtis, tačiau daugelis komponentų visai nesidėvi. Elektronikoje yra keli svarbūs komponentai, į kuriuos reikia atsižvelgti vertinant tarnavimo laiko pabaigos reiškinius, ir vienas jų yra elektrolitinis kondensatorius. Šie komponentai turi nominalųjį tarnavimo laiką ir laikui bėgant nusidėvi. Mechanikoje lengvai įsivaizduojamas pavyzdys yra krumpliaračio dantys, kurie dėvisi naudojant sistemą, kol galiausiai nebeveikia tinkamai.
Numatomas sistemos tarnavimo laikas dažnai apskaičiuojamas remiantis sistemoje esančių susidėvinčių komponentų gamintojo rekomendacijomis arba pagreitintais tarnavimo laiko bandymais. Tokiuose bandymuose sistema veikiama ekstremaliomis sąlygomis, o paskui, taikant matematinę priklausomybę, iš ekstremaliomis sąlygomis stebėto tarnavimo laiko apskaičiuojamas numatomas tarnavimo laikas įprastomis sąlygomis.
Kaip tai įtraukti į išlaidų modelį
Apšvietimo atveju, kai keitimo išlaidos vidutinės arba didelės, paprastai verta įprastu eksploatavimo laikotarpiu taikyti reaktyviąją priežiūrą (t. y. keisti atsitiktinai sugedusius gaminius), o masinį atnaujinimą atlikti artėjant gaminio „numatomam tarnavimo laikui“, kai pavieniai keitimai pradeda tapti nebevaldomi.
Bendras gaminio ar instaliacijos viso eksploatavimo laikotarpio išlaidas paprastai sudaro šie elementai:
- Pradinė gaminio kaina
- Pradinės montavimo išlaidos
- Metinės energijos išlaidos * tarnavimo laikas
- Metinės CRC (anglies dioksido mažinimo įsipareigojimo) išlaidos * tarnavimo laikas
- Reaktyviosios priežiūros dalis
- Valymo išlaidos
- Bandymų išlaidos
- Utilizavimo išlaidos
Paskui šias bendras išlaidas reikia padalyti iš gaminio tarnavimo laiko ir gauti metines išlaidas, kurias galima tiesiogiai palyginti tarp skirtingų apšvietimo variantų.
Ką tai reiškia apšvietimui
Iš to, kas išdėstyta, matyti, kad veiksmingas būdas sumažinti instaliacijos metines išlaidas yra ilginti gaminio tarnavimo laiką. Taip pastoviosios išlaidos paskirstomos per daugiau eksploatavimo metų. Kaip minėjome, gaminio tarnavimo laiką lemia susidėvintys komponentai, o tradicinių LED maitinimo šaltinių atveju tai dažnai elektrolitinis kondensatorius. Sistemos tarnavimo laiką galima gerokai pailginti konstrukcijomis, kuriose tokių komponentų visai nėra; šioje srityje pažangos siekia keli apšvietimo gamintojai, pavyzdžiui, bendrovė INDO su savo Direct Drive® technologija.
Didelio patikimumo gaminių reaktyviosios priežiūros dalis bus mažesnė nei mažo patikimumo gaminių. Patikimumą apibrėžia gedimų intensyvumas, ir svarbu suprasti, kad jis nesusijęs su tarnavimo laiku.
Išvados
Norint suprasti tikrąsias apšvietimo instaliacijos viso eksploatavimo laikotarpio išlaidas, būtina įvertinti ir tarnavimo laiką, ir patikimumą. Tik turint šią informaciją galima iš tiesų vienodomis sąlygomis palyginti du variantus ir nustatyti, kiek pasiteisina filosofija „sumontuok ir pamiršk“.
[1] „The one factor driving the adoption of LED lighting on the Tube“, http://luxreview.com/article/2015/06/the-one-factor-driving-the-adoption-of-led-lighting-on-the-tube, 2015 m. birželio 26 d.
