LED-valoputki

LED-valoputki on uudenaikainen valonlähde, jota käytetään pääasiassa G13-kantaisissa loisteputkivalaisimissa korvaamaan T8-loisteputket. LED-valoputken keskeisimpinä etuina loisteputkeen nähden ovat energiatehokkuus ja pitkäikäisyys. LED-valoputkesta käytetään myös termiä LED-loisteputki, mutta koska LED-valoputken valo tulee LED-komponenteista, eikä se loisteputken tavoin sisällä loisteainetta, on LED-valoputki oikeampi nimitys tuotteelle.

Yleistä 
T8-loisteputken korvaavia LED-valoputkia on useita eri tyyppejä. Turvallisuus- ja kemikaalivirasto on 18.6.2013 julkistamassaan tiedotteessa jakanut LED-valoputket kahteen päätyyppiin:

 Retro-fit-suunnittelun mukaiset T8 LED-valoputket (magneettisen kuristimen valaisimissa) voidaan tyypillisesti asentaa vanhan loisteputken tilalle yhteensopiviin valaisimiin sellaisenaan valmistaja- ja putkimallikohtaisia rajoituksia noudattaen. Osassa retro-fit LED-valoputkia käytetään erillistä loisteputken sytyttimen korvaavaa LED-sytytintä/oikosulkupalaa. Sytyttimen ja LED-valoputken käyttämistä vanhassa loisteputkivalaisimessa ei em. Tukesin tiedotteen mukaan lasketa valaisimen modifioinniksi, koska pelkän putken ja sytyttimen vaihdolla voidaan vielä palata myös loisteputkikäyttöön. Kompensointikondensaattorilla varustettujen valaisimien kanssa LED-valoputket tuottavat usein suuren määrän loistehoa. Retro-fit suunnittelun mukaiset LED-valoputket ovat pääsääntöisesti valmistettu EN62776 standardin mukaisiksi.
 Conversion-kit -suunnittelun mukaisissa asennuksissa vanhaa valaisinta ja sen johdotusta muokataan T8 LED-valoputkikäyttöön sopivaksi. Asennuksen tekee tässä tapauksessa valtuutettu sähköurakoitsija. Muokkauskohteita ovat usein nk. elektronisen kuristimen l. HF-liitäntälaitteen loisteputkivalaisimet. Tukesin 18.6.2013 julkaiseman tiedotteen mukaan muokattua valaisinta ei tarvitse uudelleen CE-merkitä, jos a) sitä ei saateta markkinoille l. myydä edelleen b) se on sähköturvallinen, joskin alkuperäisen valaisimenvalmistajan vastuu tuotteen turvallisuudesta lakkaa muokkauksen seurauksena.

Näiden lisäksi markkinoilla on ainakin seuraavanlaisia LED-valoputkityyppejä:

 LED-valoputkia, jotka toimitetaan vain yhdessä tarkoitusta varten suunnitellun valaisimen kanssa. Paketti voi sisältää myös LED-valoputken ulkopuolista ohjauselektroniikkaa, eivätkä kyseessä olevat LED-valoputket tällöin ole LED-valoputki-standardin EN62776 mukaisia. Myös asennustavan 1 (retro-fit) mukaisia LED-valoputkia voidaan usein asentaa LED-valoputkille suunniteltuihin valaisimiin, jolloin itse valaisin tyypillisesti toimii vain runkona/putken kannattimina ja sähkö johdetaan putkille valaisimen johdotusta hyödyntäen. Itse LED-valoputki voi tällöin olla myös EN62776 standardin mukainen.
 Elektronisen (HF) liitäntälaitteen kanssa yhteensopivia LED-valoputkia. Nämä LED-valoputket vaativat toimiakseen valaisimen, jossa on toimiva elektroninen liitäntälaite asennettuna. Etuna on helppo LED-valoputkeen päivittäminen elektronisen liitäntälaitteen valaisimessa. Varjopuolena on ylläpidon kalleus, koska vikaantuvia ja vaihdettavia osia on tämän jälkeen LED-valoputken lisäksi myös elektroniset liitäntälaitteet, joiden vaihtamisen voi suorittaa vain valtuutettu sähköasentaja. Asentamalla elektronisen liitäntälaitteen kanssa yhteensopivan LED valoputken vanhaan loisteputkivalaisimeen, on myös vastuukysymys epäselvä. Kuka korvaa hajonneen elektronisen liitäntälaitteen, jos LED-valoputken asennus rikkoo sen? Alkuperäinen valaisimen ja liitäntälaitteen toimittaja ei ole vastuussa valaisimesta, kun siinä käytetään elektronisen liitäntälaitteen LED-valoputkia. Tämän asennustavan putkista käytetään myös retro-fit termiä, koska uusi LED-valoputki menee vanhaan valaisimeen sellaisenaan. Ennen tämäntyyppisen LED-valoputken hankintaa on sen valmistajan julkaisemista yhteensopivuustaulukoista varmistettava, että vanhassa valaisinrungossa olevan elektronisen liitäntälaitteen tarkka malli on yhteensopiva tietyn LED-valoputken kanssa. Tämän asennustavan LED-valoputket voivat olla myös EN62776 standardin mukaisesti valmistettuja.
 Myös kapeampien T5 loisteputkien kanssa yhteensopivia LED-valoputkia on alkanut tulla markkinoille ja niitä koskee joko kohdan 1 tai 2 lainalaisuudet. Eli ne toimitetaan joko osana valaisinkokonaisuutta erillisen ohjauselektroniikan kanssa tai sitten ne vaativat toimiakseen T5-valaisimen elektronisine liitäntälaitteineen.

Standardi EN-62776 pohjautuu kansainväliseen standardiin IEC-62776 (Double-capped LED lamps designed to retrofit linear fluorescent lamps – Safety Specifications), joka on sama sekä magneettisen kuristimen että elektronisen liitäntälaitteen kanssa yhteensopiville putkille.

Historia 
LED-valoputkien tarkkaa syntyaikaa on hankala määrittää, mutta patentteja aiheesta on kirjattu lähinnä 2000-luvulla. Valkoisen LEDin kehittyminen 2000-luvun alussa mahdollisti LEDien käytön yleisvalaistuksessa. LED-valoputkien valmistusta on ollut viime aikoihin saakka lähinnä Kiinassa. Vuonna 2012 valmistusta tai kokoonpanoa on kuitenkin käynnistetty mm. Suomessa.

Retro-fit LED-valoputkien 1. sukupolvi
Nk. 1. sukupolven Retro-Fit LED-valoputket tulivat markkinoille 2005–2010 välisenä aikana, eikä laatuun tai turvallisuuteen ollut kiinnitetty paljoa huomiota. Euroopan turvallisuusviranomaiset Suomen Tukes mukaan lukien linjasivat v. 2010, että LED-valoputkessa ei saisi asennusvaiheessa olla riskiä sähkön läpivirtaukseen. Tällä tarkoitetaan tilannetta, jossa LED-valoputken toinen pää valaisimeen kytkettynä vapaaseen päähän tulisi jännite. Tilanne johti lukuisiin myyntikieltoihin ja takaisinkutsuihin. Edelleen markkinoilta voi tavata 1. sukupolven sähköisen kytkennän mukaisia tuotteita.

Retro-fit LED-valoputkien 2. sukupolvi
LED-valoputkien toinen sukupolvi alkoi yleistyä erityisesti Pohjoismaissa heti vuoden 2010 turvallisuuslinjauksen jälkeen. Toisen sukupolven LED-valoputkissa ratkaistiin 1. sukupolven asennuksenaikainen sähkönläpivirtausriski uudella sähköisellä kytkennällä. Kytkentä poikkeaa 1. sukupolvesta siten, että kytkentä hyödyntää valaisimessa olevaa sytyttimelle tarkoitettua johdinta sähkön kuljettamiseksi valaisimen läpi putken toiseen päähän. Ratkaisussa korvataan useimmiten sytytin erityisellä LED-sytyttimellä, joka oikosulkee sytytinhaaran.

Retro-fit LED-valoputkien 3. sukupolvi
Tällä hetkellä markkinoilla on nk. 3. sukupolven LED-valoputkia, jotka ratkaisevat 1. ja 2. sukupolven ongelmana olleen ajoittaisen liian vähäisen valon ongelman. LED-valoputken valon ollessa keilamaista on LED-valoputken suorituskyky vastaavanmittaiseen loisteputkeen verrattuna luxeissa mitattuna riippunut merkittävästi myös valaisimen sijoituksesta ja optiikasta. Jotkin valaisinrungot heijastavat hyvin loisteputkesta ylös ja sivuille säteilevää valoa, kun toiset puolestaan hukkaavat lähes kaiken paitsi alas säteilevän valon. Erityisesti vähemmällä valovirralla varustetut 1. ja 2. sukupolven LED-valoputket kärsivät tappion valaistusvoimakkuuksissa loisteputkille kun valaisimessa on hyvin heijastava laaja optiikka ja asennuspaikka vain yhdelle loiste-/LED-valoputkelle. Tällöin valaisin pystyy maksimoimaan loisteputken ylös ja sivuille säteilevän valon suuntaamisen takaisin tilaan, jossa valoa käytetään. 3. sukupolven LED-valoputkilla on pyritty ratkaisemaan tämä ongelma lisäämällä LED-valoputken valovirtaa, jotta se riittäisi lähes kaikissa tilanteissa valaisimeen katsomatta. Samalla tosin itse valoa säteilevän putken pintakirkkaus kasvaa loisteputkea suuremmaksi ja joissain tapauksissa yksittäiset kirkkaat LED-komponentit voivat olla haitallisia näkökyvylle. Nk. 3. sukupolven LED-valoputkia on markkinoilla jo useammalta toimijalta, mutta useimmiten ylimääräisen valon varjopuolena on samalla kasvanut sähkönkulutus.

Retro-fit LED-valoputkien 4. sukupolvi
LED-valoputkien 4. sukupolvi keskittyy ratkaisemaan yleisvalaistuksessa olleita hyvinvointiin liittyviä haasteita. Sähkövalojen välkkyminen on yksi aihealue, josta on hiljattain tehty tutkimuksia . Tutkimusten mukaan mm. perinteisten loisteputkien välkkyminen voi aiheuttaa aivojen stressitason kohoamista sekä päänsärkyä ja levottomuutta . LED-valoputkien neljäs sukupolvi tarjoaakin ratkaisun mm. välkkymiseen. Välkyntää mitataan nk. flicker index- tai flicker%-suureella . Välkkymättömyys mahdollistaa myös laadukkaan videokuvauksen ja hidastukset sekä eräät konenäkösovellukset välkkymättömillä valoilla varustetuissa tiloissa.

Tekniikka 

LED-valoputket ovat yleensä toteutettu suurella määrällä pien- tai keskiteholedejä. Niiden avulla saadaan valontuotto ja lämmönjohtuminen tasaiseksi koko putken pituudelle.
LED-valoputkien toimintalämpötila on matalampi kuin perinteisillä valaistustekniikoilla ja LED-valoputki tuottaakin vähemmän lämpöä kuin perinteiset loisteputket.

LED-valoputkien yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on valon suunnattavuus, jolloin LED-valoputken kaikki valovirta ohjautuu kapeammalla keilalla tehokkaammin sinne missä valoa tarvitaan. Suunnattavuuden ja hyvän valotehokkuuden ansiosta LED-valoputkilla saadaan sama valaistusvoimakkuus kuin muillakin valaistusmuodoilla pienemmällä kulutetulla sähköteholla.

LED-valoputket on valmistettu tyypillisesti kestävästä muovista ja alumiinista, joten ne eivät pirstaloidu.

LED-valoputkien tekninen kehitys on ollut nopeaa niiden koko markkinoilla olon aikana. Valotehokkuus on kasvanut 80 lm/W jopa 120 lm/w asti. Saksalainen Ledora esitteli tammikuussa 2015 185 lm/W LED-valoputken. 

Kuten muutkin jälkiasennusvalonlähteet, LED-valoputki tarvitsee toimiakseen liitäntälaitteen. Liitäntälaite on yleensä integroitu LED-valoputkeen, mutta se voi olla myös varsinaisen valonlähteen ulkopuolella.

Käyttökohteet 
LED-valoputket sopivat kaikkiin kohteisiin yleisvalaistukseen pl. kohteet, jossa valoa tarvitaan sekä ylös että alas. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi toimistoissa käytettävät, katosta roikkuvat ylös ja alas säteilevät valaisimet.

Tällä hetkellä LED-valoputkia käytetään lähinnä tiloissa, joissa valot palavat paljon. Tällöin saadut säästöt valaistuksen energiankulutuksessa kompensoivat kalliimman hankintahinnan nopeasti. Tyypillisiä käyttökohteita ovat mm. teolliset tuotantotilat, julkiset tilat, kaupat, varastot, pysäköintihallit, kylmätilat ja -laitteet. Lisäksi tiloissa, joissa valonlähteiden asennus on hankalaa ja kallista, on järkevää siirtyä LED-valoputkiin pidemmän käyttöiän ja asennuskuluista saatavan säästön myötä. LED-valoputket soveltuvat hyvin myös liiketunnistimien kanssa käytettäväksi, sillä ne syttyvät ja sammuvat välittömästi, eikä sytytyskertojen määrä vaikuta LED-valoputken käyttöikään.

Värilämpötilat 
LED-valoputkia voidaan hankkia vastaavilla värilämpötiloilla kuin muutakin valaistusta. LED-tekniikalla on kannattavampaa kuitenkin tehdä kylmemmän sävyisiä värilämpötiloja. Mitä lämpimämpää valoa LED-tekniikalla tehdään, sitä enemmän menetetään LED-tekniikalle ominaisia hyötyjä, valovirtaa ja joissain tapauksissa myös käyttöikää.

Edut

Helppo huollettavuus 
LED-valoputken voi lähtökohtaisesti vaihtaa kuka vain. Retro-Fit asennuksen mukaisissa tuotteissa LED-valoputki sisältää kaiken elektroniikan, jolloin vikatilanteessa tuotteen vaihto korvaavaan LED-valoputkeen tai jopa takaisin loisteputkeen on yksinkertaista.

Sähkönkulutus 
LED-valoputkesta voidaan saada yli 50 % säästö sähkönkulutuksessa T8-loisteputkitekniikkaan verrattuna. Lisäksi säästöä saadaan asennus- ja huoltokuluista, koska käyttöikä on tyypillisesti 3-5-kertainen loisteputkeen verrattuna. LED-valoputki sopii erityisesti kylmätilojen valaisuun, jolloin pienempi lämmöntuotto kertyy säästöiksi jäähdytykseen tarvitun energiamäärän vähentymisenä.

Kierrätettävyys 
LED-valoputket ovat elinkaarensa päätteeksi kodin elektroniikan tavoin SER-kierrätettävää sähköelektroniikkajätettä, joiden kierrätyksen järjestämisestä tulee tuotteen valmistajan / maahantuojan huolehtia. Useimmiten kierrätyspalvelun järjestäminen on ulkoistettu jonkin valtakunnallisen toimijan huolehdittavaksi ja kierrätyspisteitä löytyy useimmilta paikkakunnilta. Valmistaja/maahantuojakohtaisia eroja voi järjestelyissä olla olemassa. LED-valoputkissa ei yleensä käytetä loisteputken tavoin elohopeaa eikä myöskään raskasmetalleja.

Elinikä 
LED-valoputken käyttöikä määräytyy mekaanisen suunnittelun LED-komponenttien laadun, toteutetun lämmönhallinnan ja muun käytetyn elektroniikan laadun mukaan. LED-komponenttien käyttöikä voi valmistajien mukaan hyvissä olosuhteissa olla jopa 100 000–300 000 tuntia. Todellinen käyttöikä useilla markkinoilta löytyvillä LED-valoputkilla on kuitenkin alhaisempi perustuen käytetyn elektroniikan laatuun. Käyttöikään vaikuttaa tuotteen suunnittelun, käytettyjen materiaalien ja kokoonpanon lisäksi merkittävästi myös mm. käyttölämpötila ja käyttöjaksot. Mikäli LED-valoputki pääsee jäähtymään välillä, vaikuttaa se todennäköisesti käyttöikään suotuisasti. Kylmätiloissa käyttöikä niin ikään pidentyy. Kuumassa käytettäessa LED-komponentit sen sijaan menettävät valonsa nopeammin ja elektroniikan vikaantumistiheys kasvaa. Absoluuttista käyttöikätestiä ei alalla luonnollisestikaan ole vielä voitu tehdä, koska esim. 100 000 tunnin yhtäjaksoiset testit tuotteelle kestäisivät jo yli 11 vuotta.

Haasteet 
LED-valoputket ovat ensimmäisten LED-lamppumuotojen joukossa, jotka ovat saaneet kansainvälisen harmonisoidun standardin (IEC/EN 62776). Sähköalan kansainvälinen standardisointijärjestö, International Electrotechnical Commission (IEC) sai useamman vuoden kestäneen standardoimisprosessin valmiiksi 11.12.2014. Standardointi mahdollistaa perinteisen T8-loisteputken kanssa yhteensopivien LED-valoputkien valmistamisen. Lisäksi standardi määrittelee LED-valoputken ominaisuudet, jotta ne olisivat aina keskenään yhteensopivia ja turvallisia käyttää. Markkinoilla on kuitenkin edelleen keskeneräisiä LED-valoputkituotteita, joiden turvallisuuteen ei ole kiinnitetty riittävästi huomiota. Esimerkiksi TUKES:n aiemmin esiintuoma asennuksenaikainen sähköiskunvaara on edelleen olemassa joissakin markkinoilla olevissa tuotteissa. CE-merkintä ei ole tae turvallisuudesta..

Lähteet 
German Electrical and Electronic Manufacturers’ Association: LED Lamps as substitutes for fluorescent lamps
Tukesin 18.6.2013 julkistama ohjeistus LED-valoputkia koskien.

Viitteet

Aiheesta muualla 
 Värintoistoindeksi ja LEDit

Lamput