Performanța lămpilor LED și a lor cerințe

introductiv

Utilizarea LED-urilor în iluminat este în creștere rapidă. La nivel mondial, aproximativ 1/3 până la 1/2 din toate corpurile de iluminat comercial, industrial și exterior utilizează module LED. economiile potențiale de energie ale LED-urilor depășesc 50%, ceea ce, combinat cu durata lungă de viață a corpurilor LED, reduce semnificativ costurile de operare și întreținere. Acest lucru duce la o perioadă mai scurtă de recuperare a investiției pentru LED-uri, iar proiectele de iluminat sunt mai înclinate să aleagă această tehnologie de iluminat ecologică.

În ultimii ani, tranziția pieței către iluminatul cu LED-uri a fost mult mai rapidă decât prevedeau studiile. Uneori este dificil să se țină pasul cu dezvoltarea de noi standarde electronice și de iluminat, iar standardele multiple sunt actualizate în mod constant. Este important ca factorii de decizie și utilizatorii să înțeleagă tehnologia, performanța și standardele de iluminat cu LED pentru a selecta un iluminat cu LED de înaltă calitate. Acest lucru nu numai că permite clienților să selecteze mai rapid dispozitivul potrivit pentru nevoile lor, dar asigură, de asemenea, că noua soluție de iluminat selectată îndeplinește standardele și cerințele de iluminat relevante.

Standarde privind cerințele de performanță ale lămpilor și lanternelor cu LED

În industria iluminatului cu LED, este important să se identifice parametrii principali ai unui corp de iluminat cu LED și să se înțeleagă semnificația fiecărui parametru. Regula generală în UE este că echipamentele electrice (inclusiv corpurile de iluminat) pot fi comercializate și vândute numai dacă îndeplinesc cerințele esențiale ale directivelor europene relevante (transpuse în legislația națională). Sursele de lumină (corpuri de iluminat, module) și corpurile de iluminat sunt supuse Directivei privind joasa tensiune, Directivei privind compatibilitatea electromagnetică (CEM), Directivei privind produsele cu impact energetic (ErP) și Directivei privind siguranța generală a produselor. Prin urmare, aceste produse (inclusiv iluminatul stradal, proiectoarele, iluminatul stadioanelor și iluminatul interior) trebuie să respecte cerințele privind CEM, CEM, proiectarea ecologică și alte cerințe.

Comisia Electrotehnică Internațională (CEI) a elaborat standarde de performanță pentru corpurile de iluminat LED și modulele LED. standardele de performanță pentru produsele LED definesc criteriile de calitate și specifică condițiile comune de măsurare convenite. Astfel, toți cei implicați sau activi în industria LED dispun de o bază pentru compararea și evaluarea performanței corpurilor de iluminat LED. Acest articol se bazează pe următoarele standarde pentru corpuri de iluminat LED și module LED.

IEC 62722-1:2014 Performanța lămpilor - Partea 1: Cerințe generale.

IEC 62722-2-1:2014-11 Performanța corpurilor de iluminat Partea 2-1: Cerințe speciale pentru corpurile de iluminat cu LED.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Cerințe de performanță pentru module LED pentru iluminat general.

IEC 62031:2020 Module LED pentru iluminat general. cerințele de performanță pentru corpurile de iluminat LED sunt direct legate de dispozițiile standardului privind modulele LED; prin urmare, acest standard trebuie luat în considerare și la evaluarea sistemelor de iluminat LED.

IEC 62778:2014 Evaluarea pericolelor de lumină albastră pentru toate produsele de iluminat.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 și IEC 13032-4:2015 Lumină și iluminat: distribuția luminii și fluxul luminos.

Cerințe de performanță de bază

Puterea nominală de intrare a corpurilor de iluminat cu LED (în wați)

În cazul în care corpul de iluminat utilizează module/ becuri LED înlocuibile, trebuie declarate puterea nominală de intrare și numărul de module LED. Pentru corpurile de iluminat care utilizează module LED, puterea nominală de intrare trebuie declarată în specificațiile corpului de iluminat.

În condițiile de tensiune nominală, temperatură ambiantă nominală Ta și flux luminos 100% (putere luminoasă) după stabilizarea termică, puterea de intrare măsurată (W) a corpului de iluminat cu LED nu trebuie să depășească 10% din puterea de intrare nominală declarată. Atunci când puterea nominală de intrare <10W, aceasta trebuie să fie exactă până la o zecimală. Atunci când puterea nominală de intrare ≥ 10W, ar trebui să fie declarată ca număr întreg.

Pentru corpurile de iluminat care utilizează tehnologia fluxului luminos constant, factorul de putere nominală de intrare al iluminatului cu LED se declară la începutul și la sfârșitul duratei de viață a corpului de iluminat LxBy sau pe baza duratei medii de viață a corpului de iluminat Lx.

Fluxul luminos nominal al corpurilor de iluminat cu LED (în lumeni)

În cazul corpurilor de iluminat cu LED, fluxul luminos nominal (lumeni) trebuie să fie declarat în documentația produsului. Aceasta se referă de obicei la fluxul luminos inițial al unui corp de iluminat nou în condiții de funcționare specifice. Fluxul luminos nominal al unui corp de iluminat poate fi determinat printr-o metodă de calcul adecvată. Valoarea fluxului luminos inițial măsurat al unui corp de iluminat nu trebuie să fie mai mică de 10% din fluxul luminos nominal publicat. Valorile declarate ale fluxului luminos global pentru corpurile de iluminat cu LED se bazează pe o temperatură ambiantă de 25°C, dacă nu se specifică altfel. Pentru mai multe informații privind stabilirea valorilor fluxului luminos (așa-numita determinare absolută a luminozității), vă rugăm să consultați standardul EN 13032-4.

Putere și flux luminos

Eficiența luminoasă a corpurilor de iluminat cu LED (unitate: lm/W)

Eficacitatea luminoasă a corpurilor de iluminat cu LED se referă la raportul dintre fluxul luminos emis de corpurile de iluminat și puterea consumată (unitate: lumen/watt), măsurat în lumeni pe watt (lm/W) (metoda de calcul a lumenului). Este o măsură a eficienței unei surse de lumină în producerea luminii vizibile. În general, cu cât eficiența luminoasă este mai mare, cu atât corpul de iluminat poate ilumina mai mult zona țintă la o putere mai mică. Cu toate acestea, pentru a evalua performanța unui corp de iluminat, deseori nu este suficient să se ia în considerare doar eficiența luminoasă, deoarece randamentul lumen al unui corp de iluminat include și lumina vagabondă, care nu contribuie la iluminarea zonei țintă. De exemplu, în cazul proiectoarelor cu fascicul îngust și al iluminatului stradal, este important să se ia în considerare nu numai eficiența luminoasă, ci și distribuția intensității luminoase; pentru detalii, a se vedea mai jos.

Distribuția intensității luminoase a corpurilor de iluminat cu LED

Distribuția intensității luminoase este determinată cu ajutorul unui goniofotometru și înregistrată în documentul de proiectare a iluminatului (document IES sau LDT). Distribuția spațială a intensității luminoase de la o sursă de lumină sau un corp de iluminat este reprezentată printr-o curbă de distribuție a intensității luminoase. Figura de mai jos prezintă distribuția intensității luminoase a unui corp de iluminat interior în stânga și a unui corp de iluminat stradal în dreapta. Secțiunea transversală pe axa verticală este reprezentată de curbele de distribuție a intensității luminoase (IDC) în planul C, cu unghiul de fascicul γ asociat. Aceste curbe trebuie reprezentate în coordonate polare pentru a fi conforme cu EN 13032-2. Valorile intensității luminoase sunt exprimate în candele (cd) sau candele la o mie de lumeni (cd/klm).

Distribuția luminii sau distribuția intensității luminoase

Raportul de întreținere a fluxului luminos

Menținerea fluxului luminos descrie scăderea fluxului luminos în timp datorită îmbătrânirii corpului de iluminat în timpul funcționării normale (aceasta exclude efectele factorilor externi precum murdăria, optica și sticla ușoară). Este definit ca raportul dintre fluxul luminos degradat și fluxul luminos inițial. Pentru iluminatul exterior, raportul de menținere a fluxului luminos va fi măsurat la nivelul corpurilor de iluminat. Raportul de menținere a fluxului luminos va fi determinat pe baza duratei de viață nominale a corpului de iluminat și va fi furnizat de producător în conformitate cu IEC 62722-2-1:2014. De exemplu, durata medie de viață Lx este egală cu durata proiectului. O durată medie de viață L90 = 100 000 de ore înseamnă că fluxul luminos rămas după 100 000 de ore este 90% din fluxul luminos inițial, rezultând un raport de întreținere a fluxului luminos = 0,90.

coordonate de culoare

Coordonata cromatică este o măsură obiectivă a calității unei culori, independentă de luminanță. Cromaticitatea constă în doi parametri separați, adesea denumiți nuanță (h) și croma (s), acesta din urmă fiind cunoscut și ca saturație, croma, intensitate sau puritate de excitație. Cantitățile acestor parametri urmează viziunea tricromatică a majorității oamenilor, care este presupusă de majoritatea modelelor din știința culorilor.

O diagramă cromatică este un grafic care prezintă toate culorile posibile. Fiecare culoare este definită de o pereche de coordonate numerice: coordonatele cromatice. Putem folosi un grafic cromatic pentru a vedea cum se amestecă diferite culori de lumină. Punctele de pe marginile curbelor din grafic sunt culori spectrale pure: culorile curcubeului. Linia dintre oricare două puncte din diagramă arată toate culorile care pot fi produse prin amestecarea acestor două culori. Astfel, orice culoare din diagramă poate fi obținută prin amestecarea ei în diferite moduri. Doar culorile de la marginile diagramei sunt culori unice. Dacă extindem această idee la amestecarea a trei culori, obținem un triunghi. Acest triunghi se numește gama de culori. Gama de culori arată toate culorile care pot fi obținute prin amestecarea culorilor de la cele trei colțuri. Marginile gamei de culori sunt culorile care pot fi obținute prin amestecarea celor două culori de la extremități.

Elipses de MacAdam

proprietatea de redare a culorilor

Redarea culorilor este exprimată prin indicele de redare a culorilor (Ra). Deși sursele de lumină pot emite aceeași culoare a luminii, pot exista diferențe în redarea culorilor sursei de lumină din cauza diferențelor în compoziția spectrală a fasciculului de lumină. Prin urmare, a fost introdus indicele general de redare a culorilor Ra, care oferă o scară pentru identificarea obiectivă a caracteristicilor de redare a culorilor ale unei surse de lumină. Acesta indică gradul de potrivire între culoarea percepută a unui obiect sub o anumită sursă de lumină și aspectul său sub o sursă de lumină de referință. În conformitate cu EN 12464-1, sursele de lumină cu un indice de redare a culorilor mai mic de 80 nu ar trebui să fie utilizate în locurile de muncă în care oamenii petrec perioade lungi de timp. O valoare Ra a indicelui de redare a culorilor de peste 90 este considerată, în general, foarte bună, în timp ce o valoare Ra între 80 și 90 este descrisă ca fiind bună.

performanța culorii

toleranța la culoare

Toleranța la culoare poate fi definită cu precizie folosind coordonatele x și y din diagrama de culori CIE. în 1942, omul de știință McAdam (McAdam) a efectuat experimente pe 25 de culori folosind temperaturi de culoare corelate, a măsurat aproximativ 5 până la 9 opuse ale fiecărui punct de culoare și a înregistrat cele două puncte care puteau fi distinse între ele atunci când exista o diferență de culoare. Rezultatul a fost o serie de teorii de diferite mărimi și lungimi cunoscute sub numele de elipse McAdam: teoria elipsei McAdam. O elipsă McAdam este o zonă a hărții culorilor CIE care conține o culoare pe care ochiul uman nu o poate distinge de culoarea din centrul elipsei. Conturul elipsei reprezintă culoarea care poate fi distinsă. Elipsele McAdam sunt de obicei mărite, de exemplu, de trei, cinci sau șapte ori diametrul lor inițial. Aceste elipse McAdam cu trei, cinci sau șapte trepte sunt utilizate pentru a distinge între două surse de lumină, unde “treapta” reprezintă gama de diferențe de culoare. O sursă de lumină cu o elipsă McAdam cu trei trepte prezintă mai puține variații decât o sursă de lumină cu o elipsă McAdam cu cinci trepte. Trebuie să se acorde o atenție deosebită pentru a se asigura că diferența de culoare este mică, în special în aplicațiile de iluminat în care sursele de lumină nu sunt foarte îndepărtate și pot fi văzute în același timp.

Temperatura ambientală specificată a corpului de iluminat

Performanța unui corp de iluminat poate fi afectată de temperatura ambiantă. Temperatura ambientală nominală Ta este temperatura maximă la care corpul de iluminat poate funcționa continuu în condiții normale de funcționare (poate depăși pentru scurt timp 10K în timpul funcționării). Atunci când Ta = 25°C, nu este necesară o declarație specială a corpului de iluminat; alte valori ale temperaturii ambientale nominale trebuie să fie declarate. Pentru a demonstra că iluminatul este capabil să funcționeze normal la temperaturi ridicate pentru perioade lungi de timp, standardul 62722-2-1 introduce parametrul Tq. Temperatura Tq (calitate) indică temperatura ambientală nominală maximă permisă la un nivel specificat de performanță (inclusiv durata de viață, caracteristicile de iluminare). De exemplu, un corp de iluminat ZGSM poate funcționa normal la 50°C pentru perioade îndelungate de timp, prin urmare Tq nominală = 50°C.

Standarde de viață pentru lămpile și lanternele cu LED

Durata de viață a unui corp de iluminat cu LED nu este definită doar de un punct brusc de defectare. De fapt, majoritatea corpurilor de iluminat nu cedează complet într-o anumită perioadă de funcționare, ci luminozitatea lor scade în timp (de exemplu, fluxul luminos scade), ceea ce se numește o scădere treptată a fluxului luminos. Astfel, durata de viață a unui corp de iluminat cu LED este limitată în principal de o scădere a fluxului luminos sub un nivel minim predefinit de “x[%]” și de o defecțiune bruscă. Defecțiunea dispozitivului de control al LED-urilor nu este luată în considerare aici. În plus față de degradarea LED-urilor, reducerea sau degradarea fluxului luminos poate fi cauzată și de defectarea LED-urilor individuale sau a modulelor LED. Criteriile de durată de viață pentru corpurile de iluminat sunt descrise în detaliu în standardele IEC 62717 și IEC 62722.

rezumați

Prin intermediul acestui articol, sperăm că veți înțelege cerințele de performanță ale corpurilor de iluminat cu LED-uri. Aceste cerințe de performanță includ puterea, fluxul luminos, eficiența luminoasă, distribuția luminii, temperatura culorii, indicele de redare a culorilor, toleranța la culoare, durata de viață (rata de menținere a fluxului luminos) și altele (factorul de menținere a luminii și defectarea bruscă). Acești parametri sunt punctele-cheie pe care trebuie să se concentreze un proiect de iluminat și se referă la îndeplinirea de către proiect a cerințelor, inclusiv eficiența energetică, iluminarea și întreținerea de rutină. Acest articol este doar o scurtă introducere, pentru o înțelegere mai aprofundată, vă rugăm să consultați conținutul relevant online.

Produse conexe