Ефективност на LED лампите и техните изисквания

въвеждащ

Използването на светодиоди в осветлението нараства бързо. В световен мащаб около 1/3 до 1/2 от всички търговски, промишлени и външни осветителни тела използват светодиодни модули.Потенциалните икономии на енергия от светодиодите надхвърлят 50%, което, в комбинация с дългия живот на светодиодните осветителни тела, значително намалява разходите за експлоатация и поддръжка. Това води до по-кратък период на възвръщаемост на инвестицията в светодиоди, а проектите за осветление са по-склонни да изберат тази екологична технология за осветление.

През последните години преходът на пазара към светодиодно осветление е много по-бърз, отколкото прогнозираха изследователите. Понякога е трудно да се следи развитието на новите стандарти за електроника и осветление, а множество стандарти непрекъснато се актуализират. За вземащите решения и потребителите е важно да разбират технологията, характеристиките и стандартите за LED осветление, за да изберат висококачествено LED осветление. Това не само позволява на клиентите да изберат по-бързо подходящото за техните нужди осветително тяло, но и гарантира, че избраното ново решение за осветление отговаря на съответните стандарти и изисквания за осветление.

Стандарти за изискванията за работа на LED лампи и фенери

В сектора на светодиодното осветление е важно да се определят основните параметри на светодиодното осветително тяло и да се разбере значението на всеки параметър. Общото правило в ЕС е, че електрическо оборудване (включително осветителни тела) може да се предлага на пазара и да се продава само ако отговаря на съществените изисквания на съответните европейски директиви (преведени в националното законодателство). Източниците на светлина (осветители, модули) и осветителните тела са предмет на Директивата за ниско напрежение, Директивата за електромагнитна съвместимост (ЕМС), Директивата за продукти, свързани с енергопотреблението (ErP), и Директивата за обща безопасност на продуктите. Поради това тези продукти (включително улично осветление, прожектори, осветление на стадиони и вътрешно осветление) трябва да отговарят на изискванията за ЕМС, ЕМП, екопроектиране и други изисквания.

Международната електротехническа комисия (IEC) е разработила стандарти за експлоатационни характеристики на светодиодни осветители и светодиодни модули.Стандартите за експлоатационни характеристики на светодиодни продукти определят критерии за качество и уточняват съгласувани общи условия за измерване. По този начин всички, които участват или са активни в светодиодната индустрия, разполагат с основа за сравняване и оценяване на експлоатационните характеристики на светодиодните осветители. Тази статия се основава на следните стандарти за светодиодни осветители и светодиодни модули.

IEC 62722-1:2014 Ефективност на лампите Част 1: Общи изисквания.

IEC 62722-2-1:2014-11 Ефективност на осветителите Част 2-1: Специални изисквания за светодиодни осветители.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Изисквания за изпълнение на светодиодни модули за общо осветление.

IEC 62031:2020 светодиодни модули за общо осветление. изискванията за експлоатационни характеристики на светодиодните осветители са пряко свързани с разпоредбите на стандарта за светодиодни модули; поради това този стандарт също трябва да се вземе предвид при оценката на системите за светодиодно осветление.

IEC 62778:2014 Оценка на опасността от синя светлина за всички осветителни продукти.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 и IEC 13032-4:2015 Светлина и осветление: разпределение на светлината и светлинен поток.

Основни изисквания за изпълнение

Номинална входяща мощност на LED осветителите (във ватове)

Ако осветителното тяло използва сменяеми светодиодни модули/крушки, трябва да се посочат номиналната входяща мощност и броят на светодиодните модули. За осветители, използващи светодиодни модули, номиналната входяща мощност трябва да бъде обявена в спецификациите на осветителя.

При условията на номинално напрежение, номинална температура на околната среда Ta и светлинен поток (светлинна мощност) 100% след термична стабилизация измерената входяща мощност (W) на светодиодното осветително тяло не трябва да надвишава 10% от обявената номинална входяща мощност. Когато номиналната входна мощност е <10 W, тя трябва да бъде с точност до един знак след десетичната запетая. Когато номиналната входяща мощност е ≥ 10 W, трябва да се декларира с точност до цяло число.

За осветители, използващи технология с постоянен светлинен поток, номиналният коефициент на входящата мощност на светодиодното осветление се декларира в началото и в края на живота на осветителя LxBy или въз основа на средния живот на осветителя Lx.

Номинален светлинен поток на LED осветители (в лумени)

При светодиодните осветители номиналният светлинен поток (лумени) трябва да бъде посочен в документацията на продукта. Обикновено това се отнася за първоначалния светлинен поток на ново осветително тяло при определени условия на работа. Номиналният светлинен поток на дадено осветително тяло може да се определи чрез подходящ изчислителен метод. Измерената стойност на първоначалния светлинен поток на осветителното тяло не трябва да бъде по-малка от 10% от публикувания номинален светлинен поток. Обявените стойности на общия светлинен поток за светодиодни осветители се основават на температура на околната среда 25 °C, освен ако не е посочено друго. За повече информация относно определянето на стойностите на светлинния поток (т.нар. абсолютно определяне на светлинния поток), моля, направете справка със стандарта EN 13032-4.

Мощност и светлинен поток

Светлинна ефективност на LED осветители (единица: lm/W)

Светлинната ефективност на светодиодните осветители се отнася до съотношението между светлинния поток, излъчван от осветителя, и консумираната мощност (единица: лумен/ват), измерено в лумени на ват (lm/W) (метод за изчисляване на лумена). Това е мярка за ефективността на светлинния източник при производството на видима светлина. Като цяло, колкото по-висока е светлинната ефективност, толкова повече осветителното тяло може да освети целевата зона при по-ниска мощност. Въпреки това, за да се оцени ефективността на дадено осветително тяло, често не е достатъчно да се вземе предвид само светлинната ефективност, тъй като светлинният поток на дадено осветително тяло включва и разсеяната светлина, която не допринася за осветяването на целевата зона. Например при прожекторите с тесен лъч и уличните лампи е важно да се вземе предвид не само светлинната ефективност, но и разпределението на интензитета на светлината; за подробности вижте по-долу.

Разпределение на светлинния интензитет на LED осветители

Разпределението на интензитета на светлината се определя с помощта на гониофотометър и се записва в документа за проектиране на осветлението (документ на IES или LDT). Пространственото разпределение на интензитета на светлината от даден източник на светлина или осветително тяло се представя чрез крива на разпределение на интензитета на светлината. На фигурата по-долу е показано разпределението на светлинния интензитет на вътрешно осветително тяло вляво и на улично осветление вдясно. Сечението по вертикалната ос е представено от кривите на разпределение на светлинния интензитет (IDC) в равнината С със съответния ъгъл на снопа γ. Тези криви трябва да бъдат представени в полярни координати, за да отговарят на изискванията на EN 13032-2. Стойностите на интензитета на светлината се изразяват в кандели (cd) или в кандели на хиляда лумена (cd/klm).

Разпределение на светлината или разпределение на интензитета на светлината

Коефициент на поддържане на светлинния поток

Поддържането на светлинния поток описва намаляването на светлинния поток с течение на времето, дължащо се на стареенето на осветителното тяло по време на нормална експлоатация (това изключва въздействието на външни фактори, като замърсяване, оптика и леко стъкло). Тя се определя като съотношение на разпадналия се светлинен поток към първоначалния светлинен поток. За външно осветление коефициентът на поддържане на светлинния поток се измерва на ниво осветително тяло. Коефициентът на поддържане на светлинния поток ще се определя въз основа на номиналния живот на осветителното тяло и ще се предоставя от производителя в съответствие с IEC 62722-2-1:2014. Например, средният експлоатационен срок Lx е равен на продължителността на проекта. Среден срок на експлоатация L90 = 100 000 часа означава, че оставащият светлинен поток след 100 000 часа е 90% от първоначалния светлинен поток, което води до коефициент на поддържане на светлинния поток = 0,90.

цветови координати

Хроматичната координата е обективна мярка за качеството на даден цвят, която не зависи от яркостта. Хроматичността се състои от два отделни параметъра, често наричани нюанс (h) и хрома (s), като последният е известен още като наситеност, хроматичност, интензивност или чистота на възбуждането. Количествата на тези параметри следват трихроматичното зрение на повечето хора, което се приема от повечето модели на науката за цветовете.

Хроматичната диаграма е графика, показваща всички възможни цветове. Всеки цвят се определя от двойка числови координати: хроматичните координати. Можем да използваме хроматичната диаграма, за да видим как се смесват различните цветове светлина. Точките по краищата на кривите в графиката са чисти спектрални цветове: цветовете на дъгата. Линията между които и да е две точки в диаграмата показва всички цветове, които могат да се получат при смесването на тези два цвята. По този начин всеки цвят в диаграмата може да се получи чрез смесването му по различни начини. Само цветовете в краищата на диаграмата са уникални цветове. Ако разширим тази идея до смесването на три цвята, ще получим триъгълник. Този триъгълник се нарича цветова гама. Цветовата гама показва всички цветове, които могат да се получат чрез смесване на цветовете в трите ъгъла. Краищата на цветовата гама са цветовете, които могат да се получат чрез смесване на двата цвята в крайните точки.

Elipses de MacAdam

свойство за изобразяване на цветове

Цветопредаването се изразява чрез индекса на цветопредаване (Ra). Въпреки че светлинните източници могат да излъчват един и същ цвят светлина, може да има разлики в цветопредаването на светлинния източник поради разлики в спектралния състав на светлинния лъч. Поради това е въведен общият индекс на цветопредаване Ra, който представлява скала за обективно определяне на характеристиките на цветопредаване на даден светлинен източник. Той показва степента на съвпадение между възприетия цвят на даден обект под въздействието на конкретен светлинен източник и неговия вид под въздействието на еталонен светлинен източник. Съгласно стандарт EN 12464-1 светлинни източници с индекс на цветопредаване под 80 не трябва да се използват на работни места, където хората прекарват дълги периоди от време. Стойност на индекса на цветопредаване Ra над 90 обикновено се счита за много добра, а стойност на Ra между 80 и 90 се описва като добра.

изпълнение на цветовете

толеранс на цвета

Толерантността на цветовете може да бъде точно определена с помощта на координатите x и y в цветовата диаграма на CIE. през 1942 г. ученият Макадам (McAdam) провежда експерименти с 25 цвята, като използва корелирани цветови температури, измерва около 5 до 9 противоположни точки на всеки цвят и записва двете точки, които могат да бъдат разграничени една от друга, когато има разлика в цветовете. Резултатът е поредица от теории с различна големина и дължина, известни като елипси на МакАдам: теорията за елипсата на МакАдам. Елипсата на Макадам е област от цветовата диаграма на CIE, която съдържа цвят, който човешкото око не може да различи от цвета в центъра на елипсата. Контурът на елипсата представлява различимия цвят. Елипсите на Макадам обикновено се уголемяват, например до три, пет или седем пъти първоначалния им диаметър. Тези елипси на Макдам с три, пет или седем стъпки се използват за разграничаване на два източника на светлина, където “стъпката” представлява диапазона на цветовите разлики. Източник на светлина с елипса на Макадам с три стъпки показва по-малко вариации от източник на светлина с елипса на Макадам с пет стъпки. Трябва да се положат специални грижи, за да се гарантира, че разликата в цветовете е малка, особено в приложения за осветление, където светлинните източници не са отдалечени един от друг и могат да бъдат видени едновременно.

Определена температура на околната среда на осветителното тяло

Температурата на околната среда може да повлияе на работата на осветителното тяло. Номиналната температура на околната среда Ta е максималната температура, при която осветителното тяло може да работи продължително при нормални работни условия (по време на работа тя може за кратко да надвиши 10K). Когато Ta = 25°C, не се изисква специална декларация за осветителното тяло; други стойности на номиналната температура на околната среда трябва да бъдат декларирани. За да се демонстрира, че осветителното тяло е способно да работи нормално при повишени температури за продължителни периоди от време, стандартът 62722-2-1 въвежда параметъра Tq. Температурата Tq (качество) показва максималната номинална температура на околната среда, допустима при определено ниво на ефективност (включително продължителност на живота, светлинни характеристики). Например осветително тяло ZGSM може да работи нормално при 50 °C за продължителни периоди от време, поради което номиналната му Tq = 50 °C.

Стандарти за продължителност на живота на LED лампи и фенери

Животът на едно LED осветително тяло не се определя само от внезапна повреда. Всъщност повечето осветителни тела не се повреждат напълно в рамките на определено време на експлоатация, а яркостта им намалява с течение на времето (т.е. светлинният поток намалява), което се нарича постепенно намаляване на светлинния поток. По този начин срокът на експлоатация на светодиодното осветително тяло по същество се ограничава от намаляване на светлинния поток под предварително определено минимално ниво “x[%]” и от внезапна повреда. Тук не се разглежда отказът на светодиодното устройство за управление. В допълнение към разпадането на светодиодите, намаляването или разпадането на светлинния поток може да бъде причинено и от повреда на отделни светодиоди или светодиодни модули. Критериите за срока на експлоатация на осветителните тела са описани подробно в стандартите IEC 62717 и IEC 62722.

обобщаване

Надяваме се, че чрез тази статия ще разберете в известна степен изискванията към работата на LED осветителите. Тези изисквания за експлоатационни характеристики включват мощност, светлинен поток, светлинна ефективност, разпределение на светлината, цветна температура, индекс на цветопредаване, толерантност на цветовете, срок на експлоатация (степен на поддържане на светлинния поток) и други (коефициент на поддържане на светлината и внезапна повреда). Тези параметри са ключовите моменти, върху които трябва да се съсредоточи вниманието в даден проект за осветление, и са свързани с това дали проектът отговаря на изискванията, включително за енергийна ефективност, осветеност и рутинна поддръжка. Тази статия е само кратко въведение, за по-задълбочено разбиране, моля, направете справка със съответното съдържание онлайн.

Свързани продукти