Απόδοση των λαμπτήρων LED και τα απαιτήσεις

εισαγωγικά

Η χρήση των LED στον φωτισμό αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς. Σε παγκόσμιο επίπεδο, περίπου το 1/3 έως το 1/2 όλων των εμπορικών, βιομηχανικών και εξωτερικών φωτιστικών σωμάτων χρησιμοποιούν μονάδες LED.Η δυνητική εξοικονόμηση ενέργειας των LED υπερβαίνει τα 50%, γεγονός που, σε συνδυασμό με τη μεγάλη διάρκεια ζωής των φωτιστικών LED, μειώνει σημαντικά το κόστος λειτουργίας και συντήρησης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μικρότερη περίοδο απόσβεσης των LED και τα έργα φωτισμού είναι πιο διατεθειμένα να επιλέξουν αυτή τη φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία φωτισμού.

Τα τελευταία χρόνια, η μετάβαση της αγοράς στον φωτισμό LED ήταν πολύ ταχύτερη από ό,τι προέβλεπαν οι έρευνες. Μερικές φορές είναι δύσκολο να συμβαδίσει κανείς με την ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών και προτύπων φωτισμού, ενώ πολλαπλά πρότυπα ενημερώνονται συνεχώς. Είναι σημαντικό για τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων και τους χρήστες να κατανοήσουν την τεχνολογία, τις επιδόσεις και τα πρότυπα φωτισμού LED, προκειμένου να επιλέξουν υψηλής ποιότητας φωτισμό LED. Αυτό όχι μόνο επιτρέπει στους πελάτες να επιλέξουν γρηγορότερα το κατάλληλο φωτιστικό για τις ανάγκες τους, αλλά διασφαλίζει επίσης ότι η νέα λύση φωτισμού που επιλέγεται πληροί τα σχετικά πρότυπα και τις απαιτήσεις φωτισμού.

Προδιαγραφές απαιτήσεων επιδόσεων λαμπτήρων και φαναριών LED

Στη βιομηχανία φωτισμού LED, είναι σημαντικό να προσδιορίσετε τις κύριες παραμέτρους ενός φωτιστικού LED και να κατανοήσετε τη σημασία κάθε παραμέτρου. Ο γενικός κανόνας στην ΕΕ είναι ότι ο ηλεκτρικός εξοπλισμός (συμπεριλαμβανομένων των φωτιστικών σωμάτων) μπορεί να διατεθεί στην αγορά και να πωληθεί μόνο εάν πληροί τις βασικές απαιτήσεις των σχετικών ευρωπαϊκών οδηγιών (που έχουν μεταφραστεί στο εθνικό δίκαιο). Οι πηγές φωτός (φωτιστικά σώματα, μονάδες) και τα φωτιστικά σώματα υπόκεινται στην οδηγία για τη χαμηλή τάση, στην οδηγία για την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC), στην οδηγία για τα προϊόντα που σχετίζονται με την ενέργεια (ErP) και στην οδηγία για τη γενική ασφάλεια των προϊόντων. Ως εκ τούτου, τα προϊόντα αυτά (συμπεριλαμβανομένων των φωτιστικών οδών, των προβολέων, του φωτισμού σταδίων και του φωτισμού εσωτερικών χώρων) πρέπει να συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις ΗΜΣ, ΗΜΠ, οικολογικού σχεδιασμού και άλλες απαιτήσεις.

Η Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC) έχει αναπτύξει πρότυπα επιδόσεων για φωτιστικά LED και μονάδες LED.Τα πρότυπα επιδόσεων για τα προϊόντα LED καθορίζουν κριτήρια ποιότητας και καθορίζουν συμφωνημένες κοινές συνθήκες μέτρησης. Έτσι, όλοι όσοι εμπλέκονται ή δραστηριοποιούνται στη βιομηχανία LED έχουν μια βάση για τη σύγκριση και την αξιολόγηση των επιδόσεων των φωτιστικών LED. Το παρόν άρθρο βασίζεται στα ακόλουθα πρότυπα για φωτιστικά σώματα LED και μονάδες LED.

IEC 62722-1:2014 Επιδόσεις λαμπτήρων Μέρος 1: Γενικές απαιτήσεις.

IEC 62722-2-1:2014-11 Επιδόσεις φωτιστικών σωμάτων Μέρος 2-1: Ειδικές απαιτήσεις για φωτιστικά LED.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Απαιτήσεις επιδόσεων για μονάδες LED για γενικό φωτισμό.

IEC 62031:2020 Μονάδες LED για γενικό φωτισμό. οι απαιτήσεις επιδόσεων για τα φωτιστικά LED σχετίζονται άμεσα με τις διατάξεις του προτύπου για τις μονάδες LED- επομένως, το πρότυπο αυτό θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη κατά την αξιολόγηση των συστημάτων φωτισμού LED.

IEC 62778:2014 Αξιολόγηση κινδύνου μπλε φωτός για όλα τα προϊόντα φωτισμού.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 και IEC 13032-4:2015 Φως και φωτισμός: κατανομή φωτός και φωτεινή ροή.

Βασικές απαιτήσεις επιδόσεων

Ονομαστική ισχύς εισόδου των φωτιστικών LED (σε Watt)

Εάν το φωτιστικό σώμα χρησιμοποιεί αντικαταστάσιμες μονάδες/λαμπτήρες LED, πρέπει να δηλώνεται η ονομαστική ισχύς εισόδου και ο αριθμός των μονάδων LED. Για τα φωτιστικά που χρησιμοποιούν μονάδες LED, η ονομαστική ισχύς εισόδου πρέπει να δηλώνεται στις προδιαγραφές του φωτιστικού.

Υπό συνθήκες ονομαστικής τάσης, ονομαστικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος Ta και φωτεινής ροής 100% (φωτεινή έξοδος) μετά από θερμική σταθεροποίηση, η μετρούμενη ισχύς εισόδου (W) του φωτιστικού LED δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 10% της δηλωμένης ονομαστικής ισχύος εισόδου. Όταν η ονομαστική ισχύς εισόδου <10W, πρέπει να είναι ακριβής με ακρίβεια ενός δεκαδικού ψηφίου. Όταν η ονομαστική ισχύς εισόδου ≥ 10W, θα πρέπει να δηλώνεται ως ακέραιος αριθμός.

Για φωτιστικά σώματα που χρησιμοποιούν τεχνολογία σταθερής φωτεινής ροής, ο ονομαστικός συντελεστής ισχύος εισόδου φωτισμού LED θα δηλώνεται στην αρχή και στο τέλος της διάρκειας ζωής του φωτιστικού LxBy ή με βάση τη μέση διάρκεια ζωής του φωτιστικού Lx.

Ονομαστική φωτεινή ροή των φωτιστικών LED (σε lumens)

Στην περίπτωση φωτιστικών LED, η ονομαστική φωτεινή ροή (lumens) πρέπει να δηλώνεται στην τεκμηρίωση του προϊόντος. Συνήθως πρόκειται για την αρχική φωτεινή ροή ενός νέου φωτιστικού υπό συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας. Η ονομαστική φωτεινή ροή ενός φωτιστικού μπορεί να προσδιοριστεί με κατάλληλη μέθοδο υπολογισμού. Η μετρούμενη τιμή αρχικής φωτεινής ροής ενός φωτιστικού δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 10% της δημοσιευμένης ονομαστικής φωτεινής ροής. Οι δηλωμένες τιμές συνολικής φωτεινής ροής για φωτιστικά LED βασίζονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25°C, εκτός αν αναφέρεται διαφορετικά. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον καθορισμό των τιμών φωτεινής ροής (ο λεγόμενος απόλυτος προσδιορισμός της φωτεινότητας), ανατρέξτε στο πρότυπο EN 13032-4.

Ισχύς και φωτεινή ροή

Φωτεινή απόδοση των φωτιστικών LED (μονάδα: lm/W)

Η φωτεινή απόδοση των φωτιστικών σωμάτων LED αναφέρεται στον λόγο της φωτεινής ροής που εκπέμπεται από το φωτιστικό σώμα προς την καταναλισκόμενη ισχύ (μονάδα: lumen/watt), μετρούμενη σε lumens ανά Watt (lm/W) (μέθοδος υπολογισμού lumen). Είναι ένα μέτρο της απόδοσης μιας φωτεινής πηγής στην παραγωγή ορατού φωτός. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η φωτεινή απόδοση, τόσο περισσότερο το φωτιστικό μπορεί να φωτίσει την περιοχή-στόχο με χαμηλότερη ισχύ. Ωστόσο, για την αξιολόγηση της απόδοσης ενός φωτιστικού σώματος, συχνά δεν αρκεί να εξετάζεται μόνο η φωτεινή απόδοση, καθώς η απόδοση φωτισμού ενός φωτιστικού σώματος περιλαμβάνει επίσης το αδέσποτο φως, το οποίο δεν συμβάλλει στον φωτισμό της περιοχής-στόχου. Για παράδειγμα, για τους προβολείς στενής δέσμης και τους προβολείς δρόμου, είναι σημαντικό να εξετάζεται όχι μόνο η φωτεινή απόδοση αλλά και η κατανομή της έντασης του φωτός- βλ. παρακάτω για λεπτομέρειες.

Κατανομή της έντασης φωτός των φωτιστικών LED

Η κατανομή της έντασης του φωτός προσδιορίζεται με τη χρήση γωνιοφωτόμετρου και καταγράφεται στο έγγραφο σχεδιασμού φωτισμού (έγγραφο IES ή LDT). Η χωρική κατανομή της έντασης του φωτός από μια φωτεινή πηγή ή ένα φωτιστικό αναπαρίσταται από μια καμπύλη κατανομής της έντασης του φωτός. Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζεται η κατανομή της έντασης φωτός ενός φωτιστικού εσωτερικού χώρου στα αριστερά και ενός φωτιστικού δρόμου στα δεξιά. Η διατομή στον κατακόρυφο άξονα αναπαρίσταται από τις καμπύλες κατανομής έντασης φωτός (IDC) στο επίπεδο C με τη σχετική γωνία δέσμης γ. Οι καμπύλες αυτές πρέπει να αναπαρίστανται σε πολικές συντεταγμένες για να συμμορφώνονται με το πρότυπο EN 13032-2. Οι τιμές έντασης φωτός εκφράζονται σε καντέλες (cd) ή καντέλες ανά χίλια lumens (cd/klm).

Κατανομή φωτός ή κατανομή έντασης φωτός

Λόγος διατήρησης φωτεινής ροής

Η συντήρηση της φωτεινής ροής περιγράφει τη μείωση της φωτεινής ροής με την πάροδο του χρόνου λόγω της γήρανσης του φωτιστικού σώματος κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας (εξαιρούνται οι επιδράσεις εξωτερικών παραγόντων όπως η βρωμιά, τα οπτικά και το ελαφρύ γυαλί). Ορίζεται ως ο λόγος της φθίνουσας φωτεινής ροής προς την αρχική φωτεινή ροή. Για τον εξωτερικό φωτισμό, ο λόγος διατήρησης της φωτεινής ροής θα μετράται σε επίπεδο φωτιστικού σώματος. Ο λόγος διατήρησης της φωτεινής ροής θα καθορίζεται με βάση την ονομαστική διάρκεια ζωής του φωτιστικού και θα παρέχεται από τον κατασκευαστή σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62722-2-1:2014. Για παράδειγμα, η μέση διάρκεια ζωής Lx είναι ίση με τη διάρκεια του έργου. Μια μέση διάρκεια ζωής L90 = 100.000 ώρες σημαίνει ότι η εναπομένουσα φωτεινή ροή μετά από 100.000 ώρες είναι 90% της αρχικής φωτεινής ροής, με αποτέλεσμα ο λόγος διατήρησης φωτεινής ροής = 0,90.

συντεταγμένες χρώματος

Η χρωματική συντεταγμένη είναι ένα αντικειμενικό μέτρο της ποιότητας ενός χρώματος, ανεξάρτητο από τη φωτεινότητα. Η χρωματικότητα αποτελείται από δύο ξεχωριστές παραμέτρους, που συχνά αναφέρονται ως απόχρωση (h) και χρωματική οξύτητα (s), όπου η τελευταία είναι επίσης γνωστή ως κορεσμός, χρωματική οξύτητα, ένταση ή καθαρότητα διέγερσης. Οι ποσότητες αυτών των παραμέτρων ακολουθούν την τριχρωματική όραση των περισσότερων ανθρώπων, την οποία υποθέτουν τα περισσότερα μοντέλα της επιστήμης των χρωμάτων.

Ένα χρωματικό διάγραμμα είναι ένα γράφημα που δείχνει όλα τα πιθανά χρώματα. Κάθε χρώμα ορίζεται από ένα ζεύγος αριθμητικών συντεταγμένων: τις χρωματικές συντεταγμένες. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα χρωματικό διάγραμμα για να δούμε πώς αναμειγνύονται τα διάφορα φωτεινά χρώματα. Τα σημεία στις άκρες των καμπυλών του γραφήματος είναι καθαρά φασματικά χρώματα: τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Η γραμμή μεταξύ δύο οποιωνδήποτε σημείων του διαγράμματος δείχνει όλα τα χρώματα που μπορούν να παραχθούν με την ανάμειξη αυτών των δύο χρωμάτων. Έτσι, κάθε χρώμα στο διάγραμμα μπορεί να προκύψει με ανάμειξή του με διάφορους τρόπους. Μόνο τα χρώματα στα άκρα του διαγράμματος είναι μοναδικά χρώματα. Αν επεκτείνουμε αυτή την ιδέα στην ανάμειξη τριών χρωμάτων, παίρνουμε ένα τρίγωνο. Αυτό το τρίγωνο ονομάζεται γκάμα χρωμάτων. Η γκάμα χρωμάτων δείχνει όλα τα χρώματα που μπορούν να προκύψουν από την ανάμειξη των χρωμάτων στις τρεις γωνίες. Τα άκρα της χρωματικής γκάμας είναι τα χρώματα που μπορούν να προκύψουν από την ανάμειξη των δύο χρωμάτων των ακραίων σημείων.

Elipses de MacAdam

ιδιότητα απόδοσης χρώματος

Η χρωματική απόδοση εκφράζεται μέσω του δείκτη χρωματικής απόδοσης (Ra). Αν και οι πηγές φωτός μπορεί να εκπέμπουν το ίδιο χρώμα φωτός, μπορεί να υπάρχουν διαφορές στην απόδοση χρώματος της πηγής φωτός λόγω διαφορών στη φασματική σύνθεση της δέσμης φωτός. Ως εκ τούτου, εισήχθη ο γενικός δείκτης χρωματικής απόδοσης Ra, ο οποίος παρέχει μια κλίμακα για τον αντικειμενικό προσδιορισμό των χαρακτηριστικών χρωματικής απόδοσης μιας φωτεινής πηγής. Δείχνει το βαθμό ταύτισης μεταξύ του αντιληπτού χρώματος ενός αντικειμένου κάτω από μια συγκεκριμένη πηγή φωτός και της εμφάνισής του κάτω από μια πηγή φωτός αναφοράς. Σύμφωνα με το πρότυπο EN 12464-1, πηγές φωτός με δείκτη χρωματικής απόδοσης κάτω από 80 δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε χώρους εργασίας όπου οι άνθρωποι περνούν μεγάλο χρονικό διάστημα. Μια τιμή δείκτη χρωματικής απόδοσης Ra άνω του 90 θεωρείται γενικά πολύ καλή, ενώ μια τιμή Ra μεταξύ 80 και 90 περιγράφεται ως καλή.

απόδοση χρώματος

ανοχή χρώματος

Η ανοχή χρώματος μπορεί να οριστεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας τις συντεταγμένες x και y στο χρωματολόγιο CIE. το 1942, ο επιστήμονας McAdam (ΜακΆνταμ) διεξήγαγε πειράματα σε 25 χρώματα χρησιμοποιώντας συσχετισμένες θερμοκρασίες χρώματος, μέτρησε περίπου 5 έως 9 αντίθετα σημεία κάθε χρώματος και κατέγραψε τα δύο σημεία που μπορούσαν να διακριθούν μεταξύ τους όταν υπήρχε διαφορά χρώματος. Το αποτέλεσμα ήταν μια σειρά από θεωρίες διαφορετικών μεγεθών και μηκών, γνωστές ως ελλείψεις McAdam: η θεωρία της έλλειψης McAdam. Η έλλειψη McAdam είναι μια περιοχή του χρωματολογίου CIE που περιέχει ένα χρώμα που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να διακρίνει από το χρώμα στο κέντρο της έλλειψης. Το περίγραμμα της έλλειψης αντιπροσωπεύει το διακριτό χρώμα. Οι ελλείψεις McAdam συνήθως μεγεθύνονται, για παράδειγμα, σε τρεις, πέντε ή επτά φορές την αρχική τους διάμετρο. Αυτές οι ελλείψεις McAdam τριών, πέντε ή επτά βημάτων χρησιμοποιούνται για τη διάκριση μεταξύ δύο πηγών φωτός, όπου το “βήμα” αντιπροσωπεύει το εύρος των χρωματικών διαφορών. Μια φωτεινή πηγή με ελλειψοειδές McAdam τριών βημάτων παρουσιάζει μικρότερη διακύμανση από μια φωτεινή πηγή με ελλειψοειδές McAdam πέντε βημάτων. Θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή ώστε η διαφορά χρώματος να είναι μικρή, ιδίως σε εφαρμογές φωτισμού όπου οι πηγές φωτός δεν απέχουν πολύ μεταξύ τους και μπορεί να φαίνονται ταυτόχρονα.

Καθορισμένη θερμοκρασία περιβάλλοντος του φωτιστικού σώματος

Η απόδοση ενός φωτιστικού μπορεί να επηρεαστεί από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ονομαστική θερμοκρασία περιβάλλοντος Ta είναι η μέγιστη θερμοκρασία στην οποία το φωτιστικό μπορεί να λειτουργεί συνεχώς υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας (μπορεί να υπερβεί για λίγο τους 10K κατά τη διάρκεια της λειτουργίας). Όταν Ta = 25°C, δεν απαιτείται ειδική δήλωση του φωτιστικού- άλλες τιμές ονομαστικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος πρέπει να δηλώνονται. Προκειμένου να αποδειχθεί ότι το φωτιστικό είναι σε θέση να λειτουργεί κανονικά σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλα χρονικά διαστήματα, το πρότυπο 62722-2-1 εισάγει την παράμετρο Tq. Η θερμοκρασία Tq (ποιότητα) υποδεικνύει τη μέγιστη ονομαστική θερμοκρασία περιβάλλοντος που επιτρέπεται σε ένα καθορισμένο επίπεδο απόδοσης (συμπεριλαμβανομένου του προσδόκιμου ζωής, των χαρακτηριστικών φωτισμού). Για παράδειγμα, ένα φωτιστικό ZGSM μπορεί να λειτουργεί κανονικά στους 50°C για παρατεταμένες χρονικές περιόδους, επομένως η ονομαστική του Tq = 50°C.

Πρότυπα διάρκειας ζωής για λαμπτήρες και φανάρια LED

Η διάρκεια ζωής ενός φωτιστικού LED δεν καθορίζεται μόνο από ένα ξαφνικό σημείο αστοχίας. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα φωτιστικά σώματα δεν παρουσιάζουν πλήρη βλάβη εντός ορισμένου χρόνου λειτουργίας, αλλά η φωτεινότητά τους μειώνεται με την πάροδο του χρόνου (δηλαδή, η φωτεινή απόδοση φθίνει), γεγονός που αναφέρεται ως σταδιακή μείωση της φωτεινής απόδοσης. Έτσι, η διάρκεια ζωής ενός φωτιστικού LED περιορίζεται ουσιαστικά από τη μείωση της φωτεινής ροής κάτω από ένα προκαθορισμένο ελάχιστο επίπεδο “x[%]” και από την αιφνίδια αστοχία. Η αστοχία της διάταξης ελέγχου LED δεν εξετάζεται εδώ. Εκτός από τη φθορά των LED, η μείωση ή η φθορά της φωτεινής ροής μπορεί επίσης να προκληθεί από την αστοχία μεμονωμένων LED ή μονάδων LED. Τα κριτήρια διάρκειας ζωής για τα φωτιστικά σώματα περιγράφονται λεπτομερώς στα πρότυπα IEC 62717 και IEC 62722.

συνοψίστε

Μέσα από αυτό το άρθρο, ελπίζουμε ότι έχετε κατανοήσει τις απαιτήσεις απόδοσης των φωτιστικών LED. Αυτές οι απαιτήσεις επιδόσεων περιλαμβάνουν την ισχύ, τη φωτεινή ροή, τη φωτεινή απόδοση, την κατανομή του φωτός, τη θερμοκρασία χρώματος, τον δείκτη απόδοσης χρώματος, την ανοχή χρώματος, τη διάρκεια ζωής (ποσοστό διατήρησης της φωτεινής ροής) και άλλα (παράγοντας διατήρησης του φωτός και ξαφνική βλάβη). Αυτές οι παράμετροι είναι τα βασικά σημεία στα οποία πρέπει να δοθεί έμφαση σε ένα έργο φωτισμού και σχετίζονται με το κατά πόσον το έργο πληροί τις απαιτήσεις, συμπεριλαμβανομένης της ενεργειακής απόδοσης, της φωτεινότητας και της συνήθους συντήρησης. Το παρόν άρθρο αποτελεί μόνο μια σύντομη εισαγωγή, για μια πιο εμπεριστατωμένη κατανόηση, ανατρέξτε στο σχετικό περιεχόμενο στο διαδίκτυο.

Σχετικά προϊόντα