LED aydınlatmada güç faktörü ve harmonik bozulmalar

Wat başına 130, 150 160, 165 Lümen bunlar LED ışık kaynağı için harika verimlik değerleri, aydınlatmada enerji verimliliği söz konusu ise kulağa hoş geliyor. Sizce gerçek enerji verimliliğini bu mu temsil ediyor? Güç faktörünün (GF) elektrik şebekesine etkisi ne? THD (Total Harmonic Distortion (toplam harmonik bozulma)) ne anlama geliyor? Sonuçta yeni teknolojilere ait elektronik güç kaynakları elektrik şebekesini nasıl etkiliyor?

Elektrik şebekesinde temel güç ölçümü:
Devrenin akımı ile gerilimi çarpımı bize (Volt x Amper = VA) voltamper cinsinden görünür gücü tanımlar. Doğru akım devrelerinde bu bize aynı zamnda Wat cinsinden devrenin aktif gününü ifade eder. Alternatif akım söz konusu olduğunda akım ve gerilim arasındaki zaman kaymasından (ya da faz kayması) dolayı, görünür güç VA ile aktif güç Wat bir farklılık (güç faktörü) oluşur, mühendisler bu güç faktörünü temel olarak şu şekilde formüle ederler: GF (güç faktörü) = W / VA . Bu GF değeri 1 den düşük olduğu durumlarda, görünen güç ile aktif güç arasındaki fark kadar enerji kaybı var demektir, ya da reaktif güç harcanıyordur.

Örneklersek, Güç faktörü 0.5 olan bir sistem ölçülen güç (W) ile şebekeden talep edeceği görünen güç (VA) arasında %50 fark olacaktır, bu 60 W bir sistem şebekeden 120W enerji talep edecektir anlamına geliyor. Yani 60W bir sistem şebekeden 0.25 amper yerine 0.5 amper akım talebinde bulunacaktır.

THD, Şebeke akımı ile sistem akımı arasındaki ilişkinin bozulmasıdır.
Bu gerçekten karmaşık teknik bir konudur, genelikle kapasitif yüklerde oluşan bir durumdur ve şu formulle tanımlanır. (lütfen sadece okuyup geçin, uzman güç kaynağı üreticileri bu sorunu çözüyor zaten) THD = (1-(düşük GF / yüksek GF)²) x 100%

Burada şunu anlamak mümkün, THD (toplam harmonik bozulma) Güç Faktörü tarafından üretiliyor. Güç faktörü düzeltme devresi bulunan ve düşük güç faktörü olan devrelerde THD buna bağlı olarak azalacaktır. Ancak şunu bilmekte fayda var, yüksek THD değerleri, her türlü elektrikli cihazı olumsuz etkilemekten, rezonans durumunda ani çok yüksek akımlara akadar birçok probleme sebep olmaktadır.

Geleneksel güç düzeltme devreleri ülkemizde kompanzasyon adı altında tesisatın girişinde kondansatörler kullanılarak yapılır. Ancak elektronik devreler (LED güç kaynakları ve elektronik balastlar buna dahil) söz konusu olduğunda her cihazın kendisi içinde güç düzeltme devresi olması zorunludur. Çünkü elektronik devreler şebekeye kapasitif yük olarak bağlanırlar ve harmonik üretebilirler, bunun için de LED güç kaynaklarında GF cosφ cinsinden tanımlamaz ve λ (lamda) olarak belirtilir. 25 W ve daha yukarı güçlerdeki LED güç kaynaklarında λ (lamda) değeri 0.95 ve üzeri olmalıdır.

Toplam aydınlatma sistemlerinin gücünün toplam elektrik yüke oranı genellikle düşüktür. Aydınlatmanın yükü %5 nin altında bunun yerler için 25W altındaki güç kaynaklarında GF düzeltmesi -standartlar anlamında da- gerekli değildir. Ancak 24W onlarca güç kaynağını bir arada kullanmak tabiki doğru çözüm değildir, çoklu kullanımlarda da 24 W altındaki güç kaynaklarında GF lamda 0.95 ve üzeri (standartları sağlayan) olanlarını seçmek gereklidir.

Reaktif cezalı fatura örneği

Sonuç olarak elektrik maliyetlerinde aydınlatmanın yükünü azaltmak ve enerji verimliliği için LED aydınlatmayı düşünmek en doğru yoldur. GF ve THD değerleri düzgün LED güç kaynakları (LED sürücüler) ile doğru enerji verimliliği ve tasarruf sağlanabilir. Ülkemizde dağıtım şirketleri, aktif gücün yanında endüktif ve kapasitif reaktif güçleri de ayrı ayrı ölçerek fiyatlandırma yapmaktadır. Özellikle reaktif güçler aktif güce oranla daha pahalıdır. Tasarruf etmek için kullanılan ucuz standartları sağlamayan LED güç kaynakları daha fazla elektrik faturası ödemenize sebep olabilir. Bir LED aydınlatma sistemine sahip olurken, yüklenici firmadan güç kaynaklarının GF ve THD bakımından standartları sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmelidir.