Prestaties van LED lampen en hun vereisten

inleidend

Het gebruik van LED's in verlichting neemt snel toe. Wereldwijd maakt ongeveer 1/3 tot 1/2 van alle commerciële, industriële en buitenverlichtingsarmaturen gebruik van LED modules. De potentiële energiebesparing van LED's is meer dan 50%, wat in combinatie met de lange levensduur van LED armaturen de bedrijfs- en onderhoudskosten aanzienlijk verlaagt. Dit resulteert in een kortere terugverdientijd voor LED's en verlichtingsprojecten zijn meer geneigd om voor deze milieuvriendelijke verlichtingstechnologie te kiezen.

De afgelopen jaren is de markt veel sneller overgeschakeld op LED-verlichting dan onderzoek had voorspeld. Het is soms moeilijk om de ontwikkeling van nieuwe elektronica en verlichtingsstandaarden bij te houden en er worden voortdurend meerdere standaarden bijgewerkt. Het is belangrijk voor besluitvormers en gebruikers om de LED verlichtingstechnologie, prestaties en normen te begrijpen om LED verlichting van hoge kwaliteit te kunnen kiezen. Dit stelt klanten niet alleen in staat om sneller de juiste armatuur voor hun behoeften te selecteren, maar zorgt er ook voor dat de gekozen nieuwe verlichtingsoplossing voldoet aan de relevante verlichtingsnormen en -vereisten.

Normen voor prestatie-eisen voor LED lampen en lantaarns

In de LED verlichtingsindustrie is het belangrijk om de belangrijkste parameters van een LED armatuur te identificeren en de betekenis van elke parameter te begrijpen. De algemene regel in de EU is dat elektrische apparatuur (inclusief armaturen) alleen op de markt mag worden gebracht en verkocht als deze voldoet aan de essentiële eisen van de relevante Europese richtlijnen (vertaald in nationale wetgeving). Lichtbronnen (armaturen, modules) en verlichtingsarmaturen vallen onder de laagspanningsrichtlijn, de richtlijn elektromagnetische compatibiliteit (EMC), de richtlijn energiegerelateerde producten (ErP) en de richtlijn algemene productveiligheid. Daarom moeten deze producten (inclusief straatverlichting, schijnwerpers, stadionverlichting en binnenverlichting) voldoen aan EMC, EMF, ecodesign en andere vereisten.

De Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC) heeft prestatienormen ontwikkeld voor LED armaturen en LED modules. De prestatienormen voor LED producten definiëren kwaliteitscriteria en specificeren overeengekomen gemeenschappelijke meetomstandigheden. Zo heeft iedereen die betrokken of actief is in de LED industrie een basis voor het vergelijken en evalueren van de prestaties van LED armaturen. Dit artikel is gebaseerd op de volgende normen voor LED armaturen en LED modules.

IEC 62722-1:2014 Prestaties van lampen Deel 1: Algemene eisen.

IEC 62722-2-1:2014-11 Prestaties van armaturen Deel 2-1: Speciale eisen voor LED-armaturen.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Prestatie-eisen voor LED modules voor algemene verlichting.

IEC 62031:2020 LED modules voor algemene verlichting. de prestatievereisten voor LED armaturen zijn direct gerelateerd aan de bepalingen van de LED module standaard; daarom moet ook met deze standaard rekening worden gehouden bij de evaluatie van LED verlichtingssystemen.

IEC 62778:2014 Beoordeling van het gevaar van blauw licht voor alle verlichtingsproducten.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 en IEC 13032-4:2015 Licht en verlichting: lichtverdeling en lichtstroom.

Basisvereisten voor prestaties

Nominaal ingangsvermogen van LED-armaturen (in watt)

Als de armatuur vervangbare LED modules/bollen gebruikt, moeten het nominale ingangsvermogen en het aantal LED modules worden aangegeven. Voor armaturen met LED-modules moet het nominale ingangsvermogen worden opgegeven in de specificaties van de armatuur.

Onder de omstandigheden van nominale spanning, nominale omgevingstemperatuur Ta en 100% lichtstroom (lichtoutput) na thermische stabilisatie, mag het gemeten ingangsvermogen (W) van de LED-armatuur niet hoger zijn dan 10% van het opgegeven nominale ingangsvermogen. Wanneer het nominaal ingangsvermogen <10W, moet het tot op één decimaal nauwkeurig zijn. Wanneer het nominale ingangsvermogen ≥ 10W is, moet het als een geheel getal worden opgegeven.

Voor armaturen die gebruikmaken van constante lichtstroomtechnologie moet de nominale ingangsvermogensfactor van de LED-verlichting worden opgegeven aan het begin en einde van de levensduur van de armatuur LxBy, of op basis van de gemiddelde levensduur van de armatuur Lx.

Nominale lichtstroom van LED-armaturen (in lumen)

Bij LED-armaturen moet de nominale lichtstroom (lumen) worden opgegeven in de productdocumentatie. Dit heeft meestal betrekking op de initiële lichtstroom van een nieuwe armatuur onder specifieke bedrijfsomstandigheden. De lichtstroomwaarde van een armatuur kan worden bepaald met een geschikte berekeningsmethode. De gemeten waarde van de aanvankelijke lichtstroom van een armatuur mag niet lager zijn dan 10% van de gepubliceerde nominale lichtstroom. De opgegeven totale lichtstroomwaarden voor LED-armaturen zijn gebaseerd op een omgevingstemperatuur van 25°C, tenzij anders vermeld. Voor meer informatie over het instellen van lichtstroomwaarden (de zogenaamde absolute bepaling van de lichtsterkte) verwijzen we naar de norm EN 13032-4.

Vermogen en lichtstroom

Lichtefficiëntie van LED-armaturen (eenheid: lm/W)

De lichtefficiëntie van LED-armaturen verwijst naar de verhouding tussen de lichtstroom die door de armatuur wordt uitgestraald en het verbruikte vermogen (eenheid: lumen/watt), gemeten in lumen per watt (lm/W) (lumenrekenmethode). Het is een maat voor de efficiëntie van een lichtbron bij het produceren van zichtbaar licht. Over het algemeen geldt: hoe hoger de lichtefficiëntie, hoe meer de armatuur het doelgebied kan verlichten bij een lager vermogen. Om de prestaties van een armatuur te beoordelen, is het echter vaak niet voldoende om alleen naar de lichtefficiëntie te kijken, omdat de lumenoutput van een armatuur ook strooilicht omvat, dat niet bijdraagt aan de verlichting van het doelgebied. Voor schijnwerpers met een smalle lichtbundel en straatlantaarns is het bijvoorbeeld belangrijk om niet alleen naar de lichtefficiëntie te kijken, maar ook naar de lichtintensiteitsverdeling; zie hieronder voor meer informatie.

Lichtsterkteverdeling van LED-armaturen

De lichtintensiteitsverdeling wordt bepaald met een Goniophotometer en vastgelegd in het lichtontwerpdocument (IES- of LDT-document). De ruimtelijke verdeling van de lichtintensiteit van een lichtbron of armatuur wordt weergegeven door een lichtintensiteitsverdelingskromme. De onderstaande figuur toont de lichtintensiteitsverdeling van een binnenarmatuur aan de linkerkant en een straatlantaarn aan de rechterkant. De doorsnede op de verticale as wordt voorgesteld door de lichtintensiteitsverdelingskrommen (IDC) in het C-vlak met de bijbehorende stralingshoek γ. Deze krommen moeten worden weergegeven in polaire coördinaten om te voldoen aan EN 13032-2. De lichtintensiteitswaarden worden uitgedrukt in candela (cd) of candela per duizend lumen (cd/klm).

Lichtverdeling of lichtintensiteitsverdeling

Verhouding lichtstroombehoud

Lichtstroombehoud beschrijft het verval van de lichtstroom na verloop van tijd als gevolg van veroudering van de armatuur tijdens normaal gebruik (dit sluit de effecten van externe factoren zoals vuil, optiek en lichtgewicht glas uit). Het wordt gedefinieerd als de verhouding van de afgenomen lichtstroom tot de aanvankelijke lichtstroom. Voor buitenverlichting wordt de ratio voor het behoud van de lichtstroom gemeten op het niveau van de armatuur. De ratio voor het behoud van de lichtstroom wordt bepaald op basis van de nominale levensduur van de armatuur en wordt door de fabrikant verstrekt in overeenstemming met IEC 62722-2-1:2014. De gemiddelde levensduur Lx is bijvoorbeeld gelijk aan de duur van het project. Een gemiddelde levensduur L90 = 100.000 uur betekent dat de resterende lichtstroom na 100.000 uur 90% van de aanvankelijke lichtstroom bedraagt, wat resulteert in een ratio voor lichtstroombehoud = 0,90.

kleurcoördinaten

De chromaticiteitscoördinaat is een objectieve maat voor de kwaliteit van een kleur, onafhankelijk van luminantie. Chromaticiteit bestaat uit twee afzonderlijke parameters, vaak hue (h) en chroma (s) genoemd, waarbij de laatste ook wel verzadiging, chroma, intensiteit of excitatiezuiverheid wordt genoemd. De hoeveelheden van deze parameters volgen bij de meeste mensen de trichromatische visie, die door de meeste kleurwetenschappelijke modellen wordt aangenomen.

Een chromatische grafiek is een grafiek die alle mogelijke kleuren toont. Elke kleur wordt gedefinieerd door een paar numerieke coördinaten: de chromatische coördinaten. We kunnen een chromatische kaart gebruiken om te zien hoe verschillende lichtkleuren mengen. De punten aan de randen van de curven in de grafiek zijn pure spectrale kleuren: de kleuren van de regenboog. De lijn tussen twee willekeurige punten in het diagram toont alle kleuren die kunnen worden geproduceerd door deze twee kleuren te mengen. Elke kleur in het diagram kan dus worden verkregen door deze op verschillende manieren te mengen. Alleen de kleuren aan de randen van het diagram zijn unieke kleuren. Als we dit idee uitbreiden naar het mengen van drie kleuren, krijgen we een driehoek. Deze driehoek wordt het kleurengamma genoemd. Het kleurengamma toont alle kleuren die kunnen worden verkregen door de kleuren aan de drie hoeken te mengen. De randen van het kleurengamma zijn de kleuren die kunnen worden verkregen door de twee eindpuntkleuren te mengen.

Elips de MacAdam

kleurweergave-eigenschap

Kleurweergave wordt uitgedrukt door de kleurweergave-index (Ra). Hoewel lichtbronnen dezelfde kleur licht kunnen uitstralen, kunnen er verschillen zijn in de kleurweergave van de lichtbron door verschillen in de spectrale samenstelling van de lichtbundel. Daarom werd de algemene kleurweergave-index Ra geïntroduceerd, die een schaal biedt om de kleurweergave-eigenschappen van een lichtbron objectief te identificeren. Het geeft de mate van overeenkomst aan tussen de waargenomen kleur van een object onder een bepaalde lichtbron en de verschijning ervan onder een referentielichtbron. Volgens EN 12464-1 mogen lichtbronnen met een kleurweergave-index lager dan 80 niet worden gebruikt op werkplekken waar mensen langere tijd verblijven. Een kleurweergave-index Ra-waarde boven 90 wordt over het algemeen als zeer goed beschouwd, terwijl een Ra-waarde tussen 80 en 90 als goed wordt omschreven.

kleurprestaties

kleurtolerantie

Kleurtolerantie kan nauwkeurig worden gedefinieerd met behulp van de x- en y-coördinaten in de CIE-kleurenkaart. In 1942 voerde de wetenschapper McAdam (McAdam) experimenten uit op 25 kleuren met behulp van gecorreleerde kleurtemperaturen, mat ongeveer 5 tot 9 tegenpolen van elk kleurpunt en registreerde de twee punten die van elkaar konden worden onderscheiden als er een kleurverschil was. Het resultaat was een reeks theorieën van verschillende grootte en lengte die bekend staan als McAdam ellipsen: de McAdam elliptheorie. Een McAdam ellips is een gebied van de CIE-kleurkaart dat een kleur bevat die het menselijk oog niet kan onderscheiden van de kleur in het midden van de ellips. De omtrek van de ellips stelt de te onderscheiden kleur voor. McAdam ellipsen worden meestal vergroot, bijvoorbeeld tot drie, vijf of zeven keer hun oorspronkelijke diameter. Deze McAdam ellipsen met drie, vijf of zeven stappen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen twee lichtbronnen, waarbij “stap” staat voor het bereik van kleurverschillen. Een lichtbron met een driestaps McAdam ellips vertoont minder variatie dan een lichtbron met een vijfstaps McAdam ellips. Er moet speciaal op worden gelet dat het kleurverschil klein is, vooral bij verlichtingstoepassingen waarbij de lichtbronnen niet ver uit elkaar staan en op hetzelfde moment kunnen worden gezien.

Opgegeven omgevingstemperatuur van de armatuur

De prestaties van een armatuur kunnen worden beïnvloed door de omgevingstemperatuur. De nominale omgevingstemperatuur Ta is de maximumtemperatuur waarbij de armatuur onder normale bedrijfsomstandigheden continu kan werken (deze kan tijdens bedrijf kortstondig hoger zijn dan 10K). Wanneer Ta = 25°C, is geen speciale verklaring van de armatuur vereist; andere nominale omgevingstemperatuurwaarden moeten worden opgegeven. Om aan te tonen dat de armatuur in staat is om gedurende langere perioden normaal te functioneren bij hoge temperaturen, introduceert de 62722-2-1 norm de parameter Tq. De Tq (kwaliteits)-temperatuur geeft de maximale nominale omgevingstemperatuur aan die is toegestaan bij een gespecificeerd prestatieniveau (inclusief levensverwachting, verlichtingseigenschappen). Een ZGSM-armatuur kan bijvoorbeeld gedurende langere perioden normaal functioneren bij 50°C en heeft daarom een nominale Tq = 50°C.

Levensduurstandaarden voor LED lampen en lantaarns

De levensduur van een LED-armatuur wordt niet bepaald door een plotselinge storing. In feite falen de meeste armaturen niet volledig binnen een bepaalde bedrijfstijd, maar neemt hun helderheid in de loop van de tijd af (d.w.z. de lichtopbrengst neemt af), wat een geleidelijke afname van de lichtopbrengst wordt genoemd. De levensduur van een LED-armatuur wordt dus in wezen beperkt door een afname van de lichtstroom onder een vooraf bepaald minimumniveau van “x[%]” en door plotselinge uitval. Falen van het LED-regelapparaat wordt hier buiten beschouwing gelaten. Naast het verval van de LED's kan de afname of het verval van de lichtstroom ook worden veroorzaakt door het falen van afzonderlijke LED's of LED-modules. De levensduurcriteria voor armaturen worden gedetailleerd beschreven in de IEC 62717- en IEC 62722-normen.

samenvatten

We hopen dat dit artikel u enig inzicht geeft in de prestatievereisten van LED armaturen. Deze prestatie-eisen omvatten vermogen, lichtstroom, lichtrendement, lichtverdeling, kleurtemperatuur, kleurweergave-index, kleurtolerantie, levensduur (lichtstroombehoud) en andere parameters (lichtbehoudfactor en plotselinge uitval). Deze parameters zijn de belangrijkste aandachtspunten in een verlichtingsproject en ze hebben betrekking op de vraag of het project voldoet aan de vereisten, inclusief energie-efficiëntie, verlichtingssterkte en routineonderhoud. Dit artikel is slechts een korte inleiding, voor een meer diepgaand begrip kunt u de relevante inhoud online raadplegen.

Verwante producten