LED-lampernes ydeevne og deres krav

Indledende

Brugen af LED i belysning vokser hurtigt. Globalt set bruger omkring 1/3 til 1/2 af alle kommercielle, industrielle og udendørs belysningsarmaturer LED-moduler. De potentielle energibesparelser ved LED overstiger 50%, hvilket kombineret med den lange levetid for LED-armaturer reducerer drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne betydeligt. Dette resulterer i en kortere tilbagebetalingsperiode for LED'er, og belysningsprojekter er mere tilbøjelige til at vælge denne miljøvenlige belysningsteknologi.

I de senere år er markedets overgang til LED-belysning gået meget hurtigere, end forskningen havde forudset. Det er nogle gange svært at følge med i udviklingen af ny elektronik og nye belysningsstandarder, og flere standarder bliver konstant opdateret. Det er vigtigt for beslutningstagere og brugere at forstå LED-belysningsteknologi, ydeevne og standarder for at kunne vælge LED-belysning af høj kvalitet. Det giver ikke kun kunderne mulighed for hurtigere at vælge det rigtige armatur til deres behov, men sikrer også, at den valgte nye belysningsløsning opfylder relevante belysningsstandarder og -krav.

Standarder for ydeevnekrav til LED-lamper og lanterner

I LED-belysningsindustrien er det vigtigt at identificere de vigtigste parametre for et LED-armatur og at forstå betydningen af hver enkelt parameter. Den generelle regel i EU er, at elektrisk udstyr (herunder armaturer) kun må markedsføres og sælges, hvis det opfylder de væsentlige krav i de relevante europæiske direktiver (omsat til national lovgivning). Lyskilder (armaturer, moduler) og belysningsarmaturer er underlagt lavspændingsdirektivet, direktivet om elektromagnetisk kompatibilitet (EMC), direktivet om energirelaterede produkter (ErP) og direktivet om generel produktsikkerhed. Derfor skal disse produkter (herunder gadebelysning, projektører, stadionbelysning og indendørs belysning) overholde EMC-, EMF-, eco-design- og andre krav.

Den Internationale Elektrotekniske Kommission (IEC) har udviklet præstationsstandarder for LED-armaturer og LED-moduler. Præstationsstandarderne for LED-produkter definerer kvalitetskriterier og specificerer aftalte fælles målebetingelser. Dermed har alle, der er involveret eller aktive i LED-industrien, et grundlag for at sammenligne og evaluere LED-armaturers ydeevne. Denne artikel er baseret på følgende standarder for LED-armaturer og LED-moduler.

IEC 62722-1:2014 Lampers ydeevne - Del 1: Generelle krav.

IEC 62722-2-1:2014-11 Armaturers ydeevne - Del 2-1: Særlige krav til LED-armaturer.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Ydeevnekrav til LED-moduler til almen belysning.

IEC 62031:2020 LED-moduler til generel belysning. ydelseskravene til LED-armaturer er direkte relateret til bestemmelserne i LED-modulstandarden; derfor bør denne standard også tages i betragtning ved evaluering af LED-belysningssystemer.

IEC 62778:2014 Risikovurdering af blåt lys for alle belysningsprodukter.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 og IEC 13032-4:2015 Lys og belysning: lysfordeling og lysstrøm.

Grundlæggende krav til ydeevne

Nominel indgangseffekt for LED-armaturer (i watt)

Hvis armaturet anvender udskiftelige LED-moduler/pærer, skal den nominelle indgangseffekt og antallet af LED-moduler angives. For armaturer, der bruger LED-moduler, skal den nominelle indgangseffekt angives i armaturets specifikationer.

Under forhold med nominel spænding, nominel omgivelsestemperatur Ta og 100% lysstrøm (lysudbytte) efter termisk stabilisering må LED-armaturets målte indgangseffekt (W) ikke overstige 10% af den angivne nominelle indgangseffekt. Når den nominelle indgangseffekt er <10W, skal den være nøjagtig med en decimal. Når den nominelle indgangseffekt ≥ 10W, skal den angives som et helt tal.

For armaturer, der anvender konstant lysstrømsteknologi, skal LED-belysningens nominelle indgangseffektfaktor angives i begyndelsen og slutningen af armaturets levetid LxBy eller baseret på den gennemsnitlige armaturlevetid Lx.

Nominel lysstrøm for LED-armaturer (i lumen)

Når det gælder LED-armaturer, skal den nominelle lysstrøm (lumen) angives i produktdokumentationen. Dette refererer normalt til den oprindelige lysstrøm for et nyt armatur under specifikke driftsforhold. Lysstrømmen for et armatur kan bestemmes ved hjælp af en passende beregningsmetode. Den målte indledende lysstrømsværdi for et armatur må ikke være mindre end 10% af den offentliggjorte nominelle lysstrøm. De deklarerede samlede lysstrømsværdier for LED-armaturer er baseret på en omgivelsestemperatur på 25 °C, medmindre andet er angivet. For mere information om fastsættelse af lysstrømsværdier (såkaldt absolut bestemmelse af lysstyrke) henvises til standarden EN 13032-4.

Effekt og lysstrøm

Lysudbytte for LED-armaturer (enhed: lm/W)

LED-armaturers lysudbytte refererer til forholdet mellem den lysstrøm, der udsendes af armaturet, og den forbrugte effekt (enhed: lumen/watt), målt i lumen pr. watt (lm/W) (lumenberegningsmetode). Det er et mål for, hvor effektiv en lyskilde er til at producere synligt lys. Generelt gælder det, at jo højere lysudbytte, jo mere kan armaturet oplyse målområdet med en lavere effekt. For at evaluere et armaturs ydeevne er det dog ofte ikke tilstrækkeligt at se på lysudbyttet alene, da et armaturs lumenudbytte også omfatter strejflys, som ikke bidrager til belysningen af målområdet. For eksempel er det for smalstrålende projektører og gadelygter vigtigt ikke kun at se på lysudbyttet, men også på fordelingen af lysintensiteten; se nedenfor for detaljer.

Lysintensitetsfordeling af LED-armaturer

Lysintensitetsfordelingen bestemmes ved hjælp af et Goniophotometer og registreres i lysdesigndokumentet (IES- eller LDT-dokument). Den rumlige fordeling af lysintensiteten fra en lyskilde eller et armatur repræsenteres af en lysintensitetsfordelingskurve. Figuren nedenfor viser lysintensitetsfordelingen for et indendørs armatur til venstre og en gadebelysning til højre. Tværsnittet på den lodrette akse er repræsenteret af lysintensitetsfordelingskurverne (IDC) i C-planet med den tilhørende strålevinkel γ. Disse kurver skal repræsenteres i polære koordinater for at overholde EN 13032-2. Lysintensitetsværdierne udtrykkes i candelas (cd) eller candelas pr. tusind lumen (cd/klm).

Lysfordeling eller fordeling af lysintensitet

Vedligeholdelsesforhold for lysstrøm

Vedligeholdelse af lysstrømmen beskriver faldet i lysstrømmen over tid på grund af ældning af armaturet under normal drift (dette udelukker virkningerne af eksterne faktorer som snavs, optik og letvægtsglas). Den defineres som forholdet mellem den aftagende lysstrøm og den oprindelige lysstrøm. For udendørsbelysning måles lysstrømmens vedligeholdelsesforhold på armaturniveau. Lysstrømsvedligeholdelsesforholdet bestemmes ud fra armaturets nominelle levetid og oplyses af producenten i overensstemmelse med IEC 62722-2-1:2014. For eksempel er medianlevetiden Lx lig med projektets varighed. En gennemsnitlig levetid L90 = 100.000 timer betyder, at den resterende lysstrøm efter 100.000 timer er 90% af den oprindelige lysstrøm, hvilket resulterer i et vedligeholdelsesforhold for lysstrøm = 0,90.

farvekoordinater

Kromaticitetskoordinaten er et objektivt mål for kvaliteten af en farve, uafhængigt af luminans. Kromaticitet består af to separate parametre, der ofte omtales som hue (h) og chroma (s), hvor sidstnævnte også er kendt som mætning, chroma, intensitet eller excitationsrenhed. Mængderne af disse parametre følger de fleste menneskers trikromatiske syn, hvilket antages af de fleste farvevidenskabelige modeller.

Et kromatisk diagram er en graf, der viser alle mulige farver. Hver farve er defineret af et par numeriske koordinater: de kromatiske koordinater. Vi kan bruge et kromatisk diagram til at se, hvordan forskellige lysfarver blandes. Punkterne på kanterne af kurverne i grafen er rene spektralfarver: regnbuens farver. Linjen mellem to punkter i diagrammet viser alle de farver, der kan frembringes ved at blande disse to farver. Enhver farve i diagrammet kan således opnås ved at blande den på forskellige måder. Kun farverne i kanterne af diagrammet er unikke farver. Hvis vi udvider denne idé til at omfatte blanding af tre farver, får vi en trekant. Denne trekant kaldes farveskalaen. Farveskalaen viser alle de farver, der kan opnås ved at blande farverne i de tre hjørner. Farveskalaens kanter er de farver, der kan opnås ved at blande de to endepunktsfarver.

Elipses de MacAdam

Egenskab for farvegengivelse

Farvegengivelse udtrykkes gennem farvegengivelsesindekset (Ra). Selvom lyskilder kan udsende den samme lysfarve, kan der være forskelle i lyskildens farvegengivelse på grund af forskelle i lysstrålens spektrale sammensætning. Derfor blev det generelle farvegengivelsesindeks Ra introduceret, som giver en skala til objektivt at identificere en lyskildes farvegengivelsesegenskaber. Det angiver graden af overensstemmelse mellem den opfattede farve på et objekt under en bestemt lyskilde og dets udseende under en referencelyskilde. Ifølge EN 12464-1 bør lyskilder med et farvegengivelsesindeks på under 80 ikke bruges på arbejdspladser, hvor mennesker opholder sig i længere tid. Et farvegengivelsesindeks Ra-værdi over 90 anses generelt for at være meget god, mens en Ra-værdi mellem 80 og 90 beskrives som god.

Farveydelse

Farvetolerance

Farvetolerance kan defineres præcist ved hjælp af x- og y-koordinaterne i CIE-farvekortet. I 1942 udførte forskeren McAdam (McAdam) eksperimenter med 25 farver ved hjælp af korrelerede farvetemperaturer, målte ca. 5 til 9 modsætninger af hvert farvepunkt og registrerede de to punkter, der kunne skelnes fra hinanden, når der var en farveforskel. Resultatet var en række teorier af varierende størrelse og længde, kendt som McAdam-ellipser: McAdams ellipseteori. En McAdam-ellipse er et område i CIE-farvekortet, der indeholder en farve, som det menneskelige øje ikke kan skelne fra farven i midten af ellipsen. Ellipsens omrids repræsenterer den farve, der kan skelnes. McAdam-ellipser forstørres normalt, f.eks. til tre, fem eller syv gange deres oprindelige diameter. Disse McAdam-ellipser med tre, fem eller syv trin bruges til at skelne mellem to lyskilder, hvor “trin” repræsenterer rækkevidden af farveforskelle. En lyskilde med en McAdam-ellipse med tre trin udviser mindre variation end en lyskilde med en McAdam-ellipse med fem trin. Man skal være særlig omhyggelig med at sikre, at farveforskellen er lille, især i belysningsapplikationer, hvor lyskilderne ikke er langt fra hinanden og kan ses på samme tid.

Specificeret omgivelsestemperatur for armaturet

Et armaturs ydeevne kan påvirkes af den omgivende temperatur. Den nominelle omgivelsestemperatur Ta er den maksimale temperatur, hvor armaturet kan fungere kontinuerligt under normale driftsforhold (den kan kortvarigt overstige 10K under drift). Når Ta = 25 °C, kræves der ingen særlig deklaration af armaturet; andre nominelle værdier for omgivelsestemperatur skal deklareres. For at vise, at armaturet er i stand til at fungere normalt ved forhøjede temperaturer i længere perioder, introducerer standarden 62722-2-1 parameteren Tq. Tq-temperaturen (kvalitet) angiver den maksimale nominelle omgivelsestemperatur, der er tilladt ved et specificeret ydelsesniveau (herunder forventet levetid, belysningskarakteristika). For eksempel kan et ZGSM-armatur fungere normalt ved 50 °C i længere perioder, og derfor er dets nominelle Tq = 50 °C.

Levetidsstandarder for LED-lamper og lanterner

Et LED-armaturs levetid defineres ikke kun af et pludseligt svigt. Faktisk svigter de fleste armaturer ikke helt inden for en bestemt driftstid, men deres lysstyrke falder over tid (dvs. lysudbyttet falder), hvilket kaldes et gradvist fald i lysudbyttet. Levetiden for et LED-armatur er således i det væsentlige begrænset af et fald i lysstrømmen under et foruddefineret minimumsniveau på “x[%]” og af pludselig svigt. Fejl i LED-kontrolenheden er ikke taget i betragtning her. Ud over nedbrydningen af LED'erne kan reduktionen eller nedbrydningen af lysstrømmen også skyldes svigt af individuelle LED'er eller LED-moduler. Levetidskriterierne for armaturer er beskrevet i detaljer i standarderne IEC 62717 og IEC 62722.

opsummere

Gennem denne artikel håber vi, at du har en vis forståelse af kravene til LED-armaturers ydeevne. Disse krav til ydeevne omfatter effekt, lysstrøm, lyseffektivitet, lysfordeling, farvetemperatur, farvegengivelsesindeks, farvetolerance, levetid (vedligeholdelseshastighed for lysstrøm) og andre (lysvedligeholdelsesfaktor og pludselig svigt). Disse parametre er de vigtigste punkter at fokusere på i et belysningsprojekt, og de vedrører, om projektet opfylder kravene, herunder energieffektivitet, belysningsstyrke og rutinemæssig vedligeholdelse. Denne artikel er kun en kort introduktion, for en mere dybtgående forståelse henvises til det relevante indhold online.

Relaterede produkter