LED apgaismojuma ienākšana ir nesusi veselu virkni priekšrocību salīdzinājumā ar tradicionālajiem gaismas avotiem, samazinot enerģijas patēriņu un apkopes izmaksas daudzās nozarēs un lietojumos.
Enerģijas ietaupījumu praksē ir viegli pamanīt, un dažādus apgaismojuma risinājumus var salīdzināt, vienkārši salīdzinot to jaudu vatos.
Savukārt apkopes ietaupījumus bieži vien uzskata par pašsaprotamiem. Protams, mēs zinām, ka LED var kalpot visu mūžu, tad ko vēl te būtu jāzina? Vai tirgū pieejamie risinājumi atšķiras? Un ja atšķiras, kā tos vislabāk salīdzināt, lai samazinātu kopējās izmaksas visā kalpošanas laikā?
Šie jautājumi kļūst īpaši svarīgi tur, kur apkopes izmaksas ir būtiskas, piemēram, Londonas metro tīklā, kur, kā ziņots, vienas spuldzes nomaiņa virs eskalatora var izmaksāt vairāk nekā £1 000[1]. Skaidrs, ka šādos gadījumos ir vērts krietni papūlēties, lai bojājumus novērstu. Ielu apgaismojums, autoceļi un arī autostāvvietas ir citi piemēri, kur LED apkopes priekšrocības, visticamāk, interesē vairāk nekā enerģijas ietaupījums, ar ko tās, iespējams, ir vislabāk pazīstamas.
Lai atbildētu uz šiem jautājumiem, vispirms aplūkosim bojājumu galvenās kategorijas, ko apkopo tā sauktā vannas līkne.
Vannas līkne
Vannas līkne grafiski attēlo sistēmas bojājumu intensitāti visā tās kalpošanas laikā. Tajā redzamas trīs atšķirīgas bojājumu fāzes, ko bieži var izskaidrot ar konkrētās sistēmas fizikālajām parādībām. Statistiski līkne ir vairāku Veibula sadalījumu summa, un tās vispārīgā forma raksturo bojājumu intensitātes izmaiņas laikā ļoti dažādām sistēmām: no elektriskām shēmām un mehāniskām sistēmām (piemēram, automašīnām) līdz bioloģiskām sistēmām un pat cilvēkiem. Līknes forma atgādina vannas profilu: sistēmas bojājuma varbūtība sākumā ir salīdzinoši augsta, tad tā samazinās līdz stabilam līmenim un kalpošanas laika beigās atkal pieaug.
Agrīnie bojājumi
Pirmajā fāzē bojājumu intensitāte sākumā ir augsta, bet samazinās; šī fāze attiecas uz agrīniem bojājumiem jeb „bērnības” bojājumiem. Tie bieži saistīti ar sistēmai raksturīgiem defektiem, kuru dēļ tā sabojājas paredzētā kalpošanas laika sākumā. Agrīnu bojājumu cēloņi var būt ļoti dažādi: no ģenētikas bioloģiskā sistēmā līdz bojātām detaļām vai ražošanas defektiem cilvēka radītos izstrādājumos. Parasti, kad šī agrīno bojājumu fāze ir pārvarēta, sistēmai var uzticēties vairāk. Tūlīt pēc ražošanas bieži veic rūpnīcas testēšanu, lai atklātu vienības ar agrīniem bojājumiem un izņemtu tās no piegādes ķēdes, pirms tās vispār nonāk pie klienta.
Nejaušie bojājumi
Otrā fāze ir sistēmas normālas darbības posms. Bojājumu intensitāte sasniedz stabilu līmeni, un vienības bojājuma varbūtība vairs nav atkarīga no laika. Tā ir visstabilākā sistēmas kalpošanas laika daļa, un bojājumu intensitāte šajā posmā nosaka izstrādājuma „uzticamību”. Uzticamība ir statistisks jēdziens, kas raksturo nejauša bojājuma iespējamību (t. i., bojājuma, kas nav atkarīgs no citiem faktoriem, piemēram, kalpošanas laika). Šis rādītājs nav saistīts ar kalpošanas laiku, tāpēc, vērtējot jebkuru izstrādājumu, tas jāaplūko atsevišķi. Uzticamība parāda, cik bieži normālas darbības posmā jārēķinās ar nomaiņām. No šāda veida bojājumiem nav iespējams izvairīties, un tie jāiekļauj jebkurā kalpošanas laika izmaksu modelī. Tomēr tos bieži neņem vērā, tāpēc bojājumi, kad tie notiek, ir pārsteigums. Uzticamību mēra ar bojājumu intensitāti, kas norāda, cik nejaušu bojājumu sagaidāms uz miljonu ierīces darba stundu. Tā kā uzticamība attiecas uz nejaušiem bojājumiem, bojājumu intensitāte ir spēkā, kamēr sistēma ir normālas darbības fāzē, neatkarīgi no tā, vai vēlamies noskaidrot iespējamo bojājumu skaitu 100 izstrādājumiem, kas darbojas 10 000 stundu, vai 10 000 izstrādājumiem, kas darbojas 100 stundu. Uzticamības inženierija ir atsevišķa disciplīna, kas ietver sarežģītu aprēķinu un modeļu kopumu sistēmas uzticamības noteikšanai, balstoties uz tādām atzītām metodikām kā MIL-HDBK-217F.
Kalpošanas laika beigu bojājumi
Sistēmas kalpošanas laika pēdējā fāze ir kalpošanas laika beigas. Šajā posmā bojājumu intensitāte nolietojuma dēļ sāk pieaugt, un to bieži dēvē par izstrādājuma paredzamo kalpošanas laiku vai nominālo kalpošanas laiku. Nolietojumu bieži izraisa konkrētas sistēmas daļas, kas savas būtības vai novietojuma dēļ ir pakļautas nodilumam; tomēr daudzām detaļām nolietojuma nav vispār. Elektronikā kalpošanas laika beigu ietekmes ziņā jāņem vērā vairākas galvenās detaļas, un viena no tām ir elektrolītiskais kondensators. Šīm detaļām ir noteikts nominālais kalpošanas laiks, un laika gaitā tās nolietojas. Mehānikā viegli iztēlojams piemērs ir zobrata zobi, kas sistēmas darbības laikā nodilst, līdz beidzot vairs nedarbojas pareizi.
Sistēmas paredzamo kalpošanas laiku bieži aprēķina pēc sistēmā izmantoto nolietojamo detaļu ražotāja norādījumiem vai ar paātrinātas kalpošanas laika testēšanas palīdzību. Šādos testos sistēmu pakļauj ekstremāliem apstākļiem, un pēc tam ar matemātisku sakarību no ekstremālos apstākļos novērotā kalpošanas laika aprēķina paredzamo kalpošanas laiku normālos apstākļos.
Kā to iekļaut izmaksu modelī
Apgaismojumā, ja nomaiņas izmaksas ir vidējas vai augstas, parasti ir lietderīgi normālas darbības posmā veikt reaktīvo apkopi (t. i., nomainīt nejauši sabojājušās vienības) un masveida modernizāciju veikt tuvu izstrādājuma „paredzamajam kalpošanas laikam”, jo līdz tam brīdim atsevišķās nomaiņas kļūst grūti pārvaldāmas.
Izstrādājuma vai instalācijas kopējās kalpošanas laika izmaksas parasti veido šādi elementi:
- Vienības sākotnējās izmaksas
- Sākotnējās uzstādīšanas izmaksas
- Gada enerģijas izmaksas * kalpošanas laiks
- Gada CRC izmaksas * kalpošanas laiks
- Reaktīvās apkopes komponente
- Tīrīšanas izmaksas
- Testēšanas izmaksas
- Utilizācijas izmaksas
Pēc tam šīs kopējās izmaksas jāizdala ar vienības kalpošanas laiku, lai iegūtu gada izmaksas, ko var salīdzināt kā vienādu rādītāju dažādiem apgaismojuma risinājumiem.
Ietekme uz apgaismojumu
No iepriekš teiktā redzams, ka efektīvs veids, kā samazināt instalācijas gada izmaksas, ir pagarināt izstrādājuma kalpošanas laiku. Tā fiksētās izmaksas sadalās uz lielāku darbības gadu skaitu. Kā jau minējām, vienības kalpošanas laiku nosaka nolietojamās detaļas, un tradicionālajos LED draiveros tā bieži ir elektrolītiskais kondensators. Sistēmas kalpošanas laiku var ievērojami pagarināt ar konstrukcijām, kurās šādu detaļu nav vispār; vairāki apgaismojuma ražotāji šajā jomā gūst panākumus, piemēram, INDO ar savu Direct Drive® tehnoloģiju.
Izstrādājumiem ar augstu uzticamību reaktīvās apkopes komponente ir mazāka nekā izstrādājumiem ar zemu uzticamību. Uzticamību nosaka bojājumu intensitāte, un ir svarīgi saprast, ka tā nav saistīta ar kalpošanas laiku.
Secinājumi
Lai izprastu apgaismojuma instalācijas patiesās kalpošanas laika izmaksas, obligāti jāņem vērā gan kalpošanas laiks, gan uzticamība. Tikai ar šo informāciju var patiešām salīdzināt divus risinājumus vienādos apstākļos un noteikt, cik lielā mērā ir pamatota filozofija „uzstādi un aizmirsti”.
[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. gada 26. jūnijs
