Почему прямое сравнение люменов традиционного освещения (натриевые, ртутные, металлогалогенные) с каталожными люменами светодиодного освещения не дает точных результатов.
Количество люменов, указанное в каталогах продукции, нельзя использовать для сравнения светодиодного освещения с обычным освещением, поскольку количество люменов, воспринимаемых человеческим глазом, зависит от типа используемой технологии освещения. Этому способствуют три вещи:
1. Светодиодное освещение обеспечивает более широкий спектр света, чем традиционные лампочки, которые имеют более ограниченный спектр.
2. Обычные методы расчета светового потока не учитывают разнообразие реакции человеческого глаза на разные уровни освещенности.
3. При измерении светодиодных светильников учитывается весь светильник и система электропитания, тогда как при измерении светового потока обычных ламп учитывается только источник света.
1. Светодиодное освещение обеспечивает более широкий спектр света, чем традиционные лампочки, которые имеют более ограниченный спектр.
Традиционный подход к оценке световой мощности лампы не учитывает отражение света от объектов. Но на самом деле, в зависимости от цвета поверхности, вещи отражают свет по-разному. Например, если желтый свет используется для освещения зеленого предмета, весь световой луч будет поглощаться поверхностью предмета, придавая предмету темный вид. Когда зеленый объект с таким типом подсветки помещается на черную поверхность, он становится абсолютно невидимым. На самом деле, немного другой эффект возникает из-за отражения света от реальных вещей. Например, трава кажется зеленой, но на самом деле содержит множество пигментов (таких как хлорофилл, каротиноиды, ксантофиллы и т. д.), поэтому при освещении желтым светом она будет отражать часть световых лучей и казаться серой.
Поскольку натриевые лампы, используемые для уличного освещения, имеют ограниченный световой спектр, они должны давать много света, чтобы обеспечить достаточную видимость. Подобно солнечному спектру, светодиодное освещение имеет широкий спектр света. В результате различия в цвете объектов становятся более отчетливыми, что повышает контрастность и улучшает видимость в заданном пространстве. Таким образом, светодиодное освещение потребляет гораздо меньше люменов, но при этом обеспечивает улучшенную оптическую четкость.
2. Обычные методы расчета светового потока не учитывают разнообразие реакции человеческого глаза на разные уровни освещенности.
Палочки и колбочки — это две основные категории фоторецепторов в наших глазах. Колбочки способны к цветовому зрению (иногда называемому «фотопическим зрением»), чувствительны к яркому свету и нормально функционируют в течение дня. Тем не менее палочки реагируют на световые раздражители в сложных условиях (при слабом освещении). Это называется скотопическим зрением (когда человек воспринимает бесцветную среду, потому что колбочки, определяющие цвет, бездействуют во время ночного видения).
Только фотопическое зрение измеряется фотометрами, используемыми для определения интенсивности света. Однако в реальных ситуациях для обработки света будут использоваться палочки и колбочки (также известные как «мезопическое зрение»). Отношение S/P полезно в этой ситуации, потому что оно позволяет преобразовывать обычные люмены в люмены, которые действительно видны человеческому глазу.
Отношение сине-зеленого оттенка света к зелено-желтому называется S/P. Большее значение соотношения и улучшенная видимость обеспечиваются большей долей сине-зеленых цветов. Источники света с более высоким отношением S/P улучшают зрение при более низкой интенсивности света.
В таблице показано, как преобразовать обычные люмены в люмены, воспринимаемые человеческим глазом. Благодаря значительному повышению эффективности светодиодное освещение обеспечивает улучшенную видимость при меньшем потреблении энергии.
3. Измерение светодиодных светильников включает в себя весь светильник и систему питания, тогда как измерение светового потока обычных ламп учитывает только сам источник света.
При комнатной температуре эффективность обычных натриевых, ртутных и металлогалогенных газоразрядных ламп является единственным рассматриваемым фактором. В этом методе не учитывается влияние патрона, в котором установлена лампа. Натриевые лампы высокого давления и некоторые типы светодиодного освещения могут быть очень эффективными (например, до 100 люмен на ватт). Однако коэффициент энергоэффективности сам по себе не отражает фактического количества света, которое источник света фактически обеспечивает для данного использования.
Эффективность освещения следует оценивать по отношению к лампе в светильнике. Вместо измерения люменов, излучаемых источником света, следует измерять люмены, достигающие конечной цели. Такое измерение эффективности освещения никогда не будет соответствовать люменам, излучаемым источником освещения. Вещи, которые влияют на освещение, установленное в светильнике, вызывают более низкую эффективность:
Традиционные источники света излучают свет во всех направлениях, что называется захваченным светом. Для этих источников света требуется достаточное количество зеркал в розетках, которые должны отражать как можно больше света и фокусировать его на намеченной цели. Однако все световые лучи не могут быть эффективно перенаправлены.
- Защитные линзы: Светильники обычно имеют линзы, которые, помимо защитной функции, также помогают фокусировать световые лучи на намеченной цели. Часть светоотдачи теряется из-за того, что материалы, используемые для изготовления линз, не обладают 100-процентной светопроницаемостью.
- Рабочая температура - В случае колебаний температуры производительность некоторых источников света снижается. При 25 градусах измеряется КПД источника. Однако, особенно для уличного освещения, фактическая рабочая температура сильно отличается от температуры испытаний.
Источник питания: Большинство источников света оснащены блоком питания, который может изменять входное напряжение в зависимости от напряжения лампы. Повреждение блока питания может варьироваться от 5 до 25 процентов.
Еще одним элементом, влияющим на конечные характеристики освещения и имеющим решающее значение для сравнения светодиодного освещения с обычным освещением, является ухудшение характеристик с течением времени. Традиционные источники освещения, особенно металлогалогенные лампы, характеризуются значительным ухудшением характеристик даже после кратковременного использования:
Срок службы натриевых ламп высокого давления составляет 24 000 часов, однако они теряют более 30 процентов своей первоначальной эффективности. Срок службы металлогалогенных ламп составляет 6,000–15,000 часов, а потеря эффективности достигает 50%. При сроке службы 50 000–100 000 часов светодиодное освещение снижает производительность на 30 процентов после 50 000 часов использования.
Вышеупомянутое сравнение недвусмысленно демонстрирует, что светодиодное освещение обеспечивает превосходную производительность в течение значительно более длительного периода времени, чем традиционный источник света, что позволяет значительно отсрочить необходимость замены или ремонта освещения.
Пример из практики: в штате Висконсин в США натриевые лампы высокого давления, которые использовались на школьной парковке, были заменены на светодиодные лампы, обеспечивающие световой поток 8040 люмен. Предыдущее освещение обеспечивало 19 000 люмен. Несмотря на то, что после модернизации освещения площадь освещалась с меньшим количеством люменов, клиенты автостоянки сказали, что освещенность области стала значительно лучше.
По сравнению с областью, освещенной натриевыми лампами высокого давления (19 000 люмен), левая сторона парковки имеет светодиодное освещение (8040 люмен), что обеспечивает лучшую видимость.
