De ce compararea directă a lumenilor de iluminat tradițional (sodiu, mercur, halogenură metalică) cu lumenii de catalog de la iluminatul LED nu poate produce constatări precise.
Numărul de lumeni enumerat în cataloagele de produse nu poate fi utilizat pentru a compara iluminarea LED cu iluminarea convențională, deoarece cantitatea de lumeni pe care ochiul uman îi percepe depinde de tipul de tehnologie de iluminare utilizată. Trei lucruri explică acest lucru:
1. Iluminatul LED oferă un spectru de lumină mai larg decât becurile tradiționale, care au unul mai limitat.
2. Varietatea modului în care ochiul uman răspunde la diferite niveluri de lumină nu este luată în considerare de metodele obișnuite de calculare a valorii lumenului.
3. Măsurarea luminilor LED include întregul dispozitiv de iluminare și sistemul de alimentare cu energie, în timp ce măsurarea fluxului luminos pentru lămpile convenționale ia în considerare doar sursa de lumină.
1. Iluminatul LED oferă un spectru de lumină mai larg decât becurile tradiționale, care au unul mai limitat.
Abordarea convențională a estimării puterii luminii de ieșire a unei lămpi nu ține cont de reflexia luminii de la obiecte. Dar, de fapt, în funcție de culoarea suprafeței, lucrurile reflectă lumina în moduri diferite. De exemplu, dacă se folosește o lumină galbenă pentru a ilumina un element verde, întregul fascicul de lumină va fi absorbit de suprafața obiectului, dând obiectului un aspect întunecat. Când un obiect verde cu acest tip de iluminare este plasat pe o suprafață neagră, acesta devine absolut invizibil. În realitate, un efect puțin diferit rezultă din lumina reflectată de lucrurile reale. De exemplu, iarba pare verde, dar include într-adevăr o varietate de pigmenți (cum ar fi clorofila, carotenoidele, xantofilele etc.), prin urmare, atunci când este luminată de lumină galbenă, va reflecta o parte din razele de lumină și va apărea gri.
Deoarece lămpile cu sodiu utilizate pentru iluminatul stradal au un spectru de lumină limitat, ele trebuie să furnizeze multă lumină pentru a asigura o vizibilitate adecvată. Similar cu spectrul soarelui, iluminatul LED are o gamă largă de lumină. Ca urmare, diferențele de culoare ale obiectelor sunt mai distincte, îmbunătățind contrastul și îmbunătățind vizibilitatea într-un spațiu dat. Prin urmare, iluminarea LED utilizează mult mai puțini lumeni, oferind totuși o claritate optică îmbunătățită.
2. Varietatea modului în care ochiul uman răspunde la diferite niveluri de lumină nu este luată în considerare de metodele obișnuite de calculare a valorii lumenului.
Tijele și conurile sunt cele două categorii principale de fotoreceptori care se găsesc în ochii noștri. Conurile sunt capabile de vedere în culori (uneori denumite „viziune fotopică”), sunt sensibile la lumina puternică și funcționează normal în timpul zilei. Tijele răspund totuși la stimuli lumini în circumstanțe dificile (cu lumină mică). Aceasta este denumită viziune scotopică (când o persoană percepe un mediu incolor, deoarece conurile care detectează culoarea sunt latente în timpul vederii nocturne).
Numai vederea fotopică este măsurată de fotometrele utilizate pentru a detecta intensitatea luminii. Cu toate acestea, în situații reale, tijele și conurile (cunoscute și sub denumirea de „viziunea mezopică”) vor fi folosite pentru a procesa lumina. Raportul S/P este util în această situație deoarece permite conversia lumenilor convenționali în lumeni care sunt cu adevărat văzuți de ochiul uman.
Raportul dintre nuanța albastru-verde și verde-galben a unei lumini se numește S/P. O valoare mai mare a raportului și o vizibilitate îmbunătățită sunt ambele produse de o proporție mai mare de culori albastru-verde. Sursele de lumină cu un raport S/P mai mare îmbunătățesc vederea la intensități luminoase mai mici.
Tabelul oferă o ilustrare a modului în care se transformă lumenii convenționali în lumeni pe care ochiul uman îi poate percepe cu adevărat. Datorită eficienței sale substanțial crescute, iluminatul cu LED oferă o vizibilitate îmbunătățită, folosind mai puțină energie.
3. Măsurarea luminilor LED include întregul dispozitiv de iluminat și sistemul de alimentare cu energie, în timp ce măsurarea fluxului luminos pentru lămpile convenționale ia în considerare doar sursa de lumină în sine.
La temperatura camerei, eficiența lămpilor convenționale cu sodiu, mercur și cu halogenuri metalice este singurul factor luat în considerare. Efectul prizei în care este montată lampa nu este luat în considerare în această metodă. Lămpile cu sodiu de înaltă presiune și unele tipuri de iluminare cu LED-uri pot fi foarte eficiente (până la 100 de lumeni per watt, de exemplu). Cu toate acestea, raportul de eficiență energetică în sine nu reflectă cantitatea reală de lumină pe care o sursă de lumină o oferă de fapt pentru o anumită utilizare.
Eficiența luminii trebuie evaluată în raport cu lampa din corpul de iluminat. În loc să măsurați lumenii ieșiți de o lumină, ar trebui să măsurați lumenii care ating un obiectiv final. O astfel de măsurare a eficienței luminii nu se va potrivi niciodată cu lumenii produși de sursa de iluminare. Lucrurile care au impact asupra luminii introduse în corpul de iluminat sunt cele care cauzează o eficiență mai slabă:
Luminile tradiționale emit lumină în toate direcțiile, ceea ce este cunoscut sub numele de lumină prinsă. Aceste surse de iluminare necesită suficiente oglinzi în prize care să reflecte cât mai multă lumină posibil și să o concentreze pe ținta dorită. Totuși, toate fasciculele de lumină nu pot fi redirecționate eficient.
- Lentile de protecție: Corpurile de iluminat au de obicei lentile care, pe lângă faptul că servesc unui scop de protecție, ajută și la focalizarea razelor de lumină asupra țintei vizate. O parte din ieșirea luminii se pierde deoarece materialele utilizate pentru fabricarea lentilelor nu au o permeabilitate la lumină de 100%.
- Temperatura de functionare - In cazul fluctuatiilor de temperatura, performantele mai multor surse de lumina sunt reduse. La 25 de grade se măsoară eficiența sursei. Cu toate acestea, mai ales pentru iluminatul stradal, temperatura reală de funcționare diferă foarte mult de temperatura de testare.
Sursa de alimentare: Majoritatea surselor de lumină au o sursă de alimentare care poate modifica tensiunea de intrare la tensiunea specifică a lămpii. Deteriorarea sursei de alimentare poate varia de la 5 la 25 la sută.
Un alt element care influențează performanța finală a iluminatului și este crucial pentru compararea iluminatului cu LED-uri cu iluminatul convențional este degradarea performanței în timp. Sursele tradiționale de iluminat, în special lămpile cu halogenuri metalice, se caracterizează printr-o degradare considerabilă a performanței chiar și după o utilizare scurtă:
Durata de viață a lămpilor cu sodiu de înaltă presiune este de 24 000 ore, dar pierd mai mult de 30% din eficiența lor inițială. Lămpile cu halogenuri metalice au o durată de viață de 6,000–15,000 ore și au o pierdere de eficiență de până la 50 la sută . Cu o durată de viață de 50 000–100 000 ore, iluminatul LED suferă o reducere a productivității cu 30% după 50 000 ore de utilizare.
Comparația menționată mai sus demonstrează fără echivoc că iluminarea cu LED oferă performanțe superioare pe o perioadă de timp considerabil mai lungă decât o sursă de iluminat tradițională, permițând să întârzie mult necesitatea de a înlocui sau repara iluminatul.
Studiu de caz: În statul Wisconsin din Statele Unite, luminile cu sodiu de înaltă presiune care au fost folosite în parcarea școlii au fost înlocuite cu becuri LED care furnizau 8040 de lumeni. Iluminarea anterioară a furnizat 19 000 lumeni. Chiar dacă zona a fost iluminată cu mai puțini lumeni după modernizarea iluminatului, clienții parcării au spus că zona era considerabil mai bine iluminată.
În comparație cu regiunea iluminată de lămpi cu sodiu de înaltă presiune (19 000 lumeni), partea stângă a parcării are iluminare cu LED (8040 lumeni), care oferă o vizibilitate superioară.
