Výkonnosť LED žiaroviek a ich požiadavky

úvodná stránka

Používanie LED diód v osvetlení rýchlo rastie. V celosvetovom meradle využíva LED moduly približne 1/3 až 1/2 všetkých komerčných, priemyselných a vonkajších svietidiel.Potenciál úspory energie LED presahuje 50%, čo v kombinácii s dlhou životnosťou LED svietidiel výrazne znižuje náklady na prevádzku a údržbu. Výsledkom je kratšia doba návratnosti LED a projekty osvetlenia sa viac prikláňajú k výberu tejto ekologickej technológie osvetlenia.

V posledných rokoch bol prechod trhu na LED osvetlenie oveľa rýchlejší, než predpokladal výskum. Niekedy je ťažké držať krok s vývojom nových noriem v oblasti elektroniky a osvetlenia a neustále sa aktualizuje viacero noriem. Je dôležité, aby osoby s rozhodovacími právomocami a používatelia rozumeli technológii, výkonu a normám LED osvetlenia, aby si mohli vybrať kvalitné LED osvetlenie. To zákazníkom umožní nielen rýchlejšie vybrať správne svietidlo pre ich potreby, ale aj zabezpečiť, aby vybrané nové riešenie osvetlenia spĺňalo príslušné normy a požiadavky na osvetlenie.

Normy pre výkonnostné požiadavky na LED svietidlá a lampy

V odvetví LED osvetlenia je dôležité identifikovať hlavné parametre LED svietidla a pochopiť význam jednotlivých parametrov. Všeobecným pravidlom v EÚ je, že elektrické zariadenia (vrátane svietidiel) sa môžu uvádzať na trh a predávať len vtedy, ak spĺňajú základné požiadavky príslušných európskych smerníc (preložené do vnútroštátnych právnych predpisov). Svetelné zdroje (svietidlá, moduly) a svietidlá podliehajú smernici o nízkom napätí, smernici o elektromagnetickej kompatibilite (EMC), smernici o energeticky významných výrobkoch (ErP) a smernici o všeobecnej bezpečnosti výrobkov. Preto musia tieto výrobky (vrátane pouličných svietidiel, svetlometov, osvetlenia štadiónov a vnútorného osvetlenia) spĺňať požiadavky na EMC, EMP, ekologický dizajn a ďalšie požiadavky.

Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) vypracovala výkonnostné normy pre LED svietidlá a LED moduly.Výkonnostné normy pre LED výrobky definujú kritériá kvality a stanovujú dohodnuté spoločné podmienky merania. Všetci, ktorí sa podieľajú alebo pôsobia v odvetví LED, tak majú k dispozícii základ na porovnávanie a hodnotenie výkonnosti LED svietidiel. Tento článok vychádza z nasledujúcich noriem pre LED svietidlá a LED moduly.

IEC 62722-1:2014 Výkonnosť svietidiel Časť 1: Všeobecné požiadavky.

IEC 62722-2-1:2014-11 Výkonnosť svietidiel Časť 2-1: Osobitné požiadavky na LED svietidlá.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Požiadavky na výkon LED modulov pre všeobecné osvetlenie.

IEC 62031:2020 LED moduly pre všeobecné osvetlenie. požiadavky na výkonnosť LED svietidiel priamo súvisia s ustanoveniami normy pre LED moduly, preto by sa táto norma mala zohľadniť aj pri hodnotení systémov LED osvetlenia.

IEC 62778:2014 Posúdenie nebezpečenstva modrého svetla pre všetky osvetľovacie výrobky.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 a IEC 13032-4:2015 Svetlo a osvetlenie: rozloženie svetla a svetelný tok.

Základné požiadavky na výkon

Menovitý príkon LED svietidiel (vo wattoch)

Ak sa v svietidle používajú vymeniteľné moduly/žiarovky LED, uvedie sa menovitý príkon a počet modulov LED. V prípade svietidiel využívajúcich moduly LED sa v špecifikáciách svietidla uvedie menovitý príkon.

Za podmienok menovitého napätia, menovitej teploty okolia Ta a svetelného toku (svetelného výkonu) 100% po tepelnej stabilizácii nesmie nameraný príkon (W) LED svietidla prekročiť 10% deklarovaného menovitého príkonu. Ak je menovitý príkon <10 W, mal by byť presný na jedno desatinné miesto. Keď je menovitý príkon ≥ 10 W, mal by sa deklarovať na celé číslo.

V prípade svietidiel využívajúcich technológiu konštantného svetelného toku sa menovitý príkon LED osvetlenia deklaruje na začiatku a na konci životnosti svietidla LxBy alebo na základe priemernej životnosti svietidla Lx.

Menovitý svetelný tok LED svietidiel (v lumenoch)

V prípade LED svietidiel musí byť v dokumentácii k výrobku uvedený menovitý svetelný tok (lúmen). Zvyčajne ide o počiatočný svetelný tok nového svietidla za konkrétnych prevádzkových podmienok. Menovitý svetelný tok svietidla možno určiť vhodnou výpočtovou metódou. Nameraná počiatočná hodnota svetelného toku svietidla nesmie byť nižšia ako 10% uverejneného menovitého svetelného toku. Deklarované hodnoty celkového svetelného toku pre LED svietidlá sú založené na teplote okolia 25 °C, ak nie je uvedené inak. Ďalšie informácie o stanovení hodnôt svetelného toku (tzv. absolútne určenie svietivosti) nájdete v norme EN 13032-4.

Výkon a svetelný tok

Svetelná účinnosť LED svietidiel (jednotka: lm/W)

Svetelná účinnosť LED svietidiel sa vzťahuje na pomer svetelného toku vyžarovaného svietidlom k spotrebovanému výkonu (jednotka: lumen/watt), meraný v lumenoch na watt (lm/W) (metóda výpočtu lumenov). Je to miera účinnosti svetelného zdroja pri produkcii viditeľného svetla. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je svetelná účinnosť, tým viac dokáže svietidlo osvetliť cieľovú plochu pri nižšom výkone. Na hodnotenie výkonu svietidla však často nestačí zohľadniť len svetelnú účinnosť, pretože svetelný tok svietidla zahŕňa aj rozptýlené svetlo, ktoré neprispieva k osvetleniu cieľovej plochy. Napríklad v prípade úzkopriamych svetlometov a pouličných svietidiel je dôležité zohľadniť nielen svetelnú účinnosť, ale aj rozloženie intenzity svetla; podrobnosti nájdete ďalej.

Rozloženie intenzity svetla LED svietidiel

Rozloženie intenzity svetla sa určuje pomocou goniofotometra a zaznamenáva sa do dokumentu návrhu osvetlenia (dokument IES alebo LDT). Priestorové rozloženie intenzity svetla zo svetelného zdroja alebo svietidla sa znázorňuje krivkou rozloženia intenzity svetla. Na nasledujúcom obrázku je znázornené rozloženie intenzity svetla interiérového svietidla vľavo a pouličného osvetlenia vpravo. Prierez na zvislej osi predstavujú krivky rozloženia intenzity svetla (IDC) v rovine C so súvisiacim uhlom vyžarovania γ. Tieto krivky sa musia znázorniť v polárnych súradniciach, aby boli v súlade s normou EN 13032-2. Hodnoty intenzity svetla sa vyjadrujú v kandelách (cd) alebo kandelách na tisíc lúmenov (cd/klm).

Rozloženie svetla alebo rozloženie intenzity svetla

Pomer udržiavania svetelného toku

Udržiavanie svetelného toku opisuje úbytok svetelného toku v priebehu času v dôsledku starnutia svietidla počas bežnej prevádzky (toto nezahŕňa účinky vonkajších faktorov, ako sú nečistoty, optika a ľahké sklo). Definuje sa ako pomer zaniknutého svetelného toku k pôvodnému svetelnému toku. V prípade vonkajšieho osvetlenia sa pomer udržiavania svetelného toku meria na úrovni svietidla. Pomer udržiavania svetelného toku sa určí na základe menovitej životnosti svietidla a poskytne ho výrobca v súlade s normou IEC 62722-2-1:2014. Napríklad stredná doba životnosti Lx sa rovná dobe trvania projektu. Priemerná životnosť L90 = 100 000 hodín znamená, že zostávajúci svetelný tok po 100 000 hodinách je 90% pôvodného svetelného toku, čo vedie k pomeru udržiavania svetelného toku = 0,90.

súradnice farieb

Súradnica chromatickosti je objektívnym meradlom kvality farby nezávisle od jasu. Chromatickosť sa skladá z dvoch samostatných parametrov, často označovaných ako odtieň (h) a farba (s), pričom druhý z nich je známy aj ako sýtosť, chromatickosť, intenzita alebo čistota vzrušenia. Veličiny týchto parametrov sa riadia trichromatickým videním väčšiny ľudí, ktoré sa predpokladá vo väčšine modelov vedy o farbách.

Chromatický graf je graf zobrazujúci všetky možné farby. Každá farba je definovaná dvojicou číselných súradníc: chromatickými súradnicami. Pomocou chromatického grafu môžeme zistiť, ako sa miešajú rôzne farby svetla. Body na okrajoch kriviek v grafe sú čisté spektrálne farby: farby dúhy. Čiara medzi ľubovoľnými dvoma bodmi v grafe znázorňuje všetky farby, ktoré môžu vzniknúť zmiešaním týchto dvoch farieb. Teda akúkoľvek farbu v diagrame možno získať zmiešaním rôznymi spôsobmi. Jedine farby na okrajoch diagramu sú jedinečné farby. Ak túto myšlienku rozšírime na miešanie troch farieb, dostaneme trojuholník. Tento trojuholník sa nazýva farebný gamut. Farebný gamut zobrazuje všetky farby, ktoré možno získať zmiešaním farieb v troch rohoch. Hrany farebného gamutu sú farby, ktoré možno získať zmiešaním dvoch farieb v koncových bodoch.

Elipses de MacAdam

vlastnosť vykresľovania farieb

Podanie farieb sa vyjadruje prostredníctvom indexu podania farieb (Ra). Hoci svetelné zdroje môžu vyžarovať rovnakú farbu svetla, v dôsledku rozdielov v spektrálnom zložení svetelného lúča môžu existovať rozdiely vo farebnom podaní svetelného zdroja. Preto bol zavedený všeobecný index podania farieb Ra, ktorý poskytuje stupnicu na objektívnu identifikáciu vlastností podania farieb svetelného zdroja. Udáva stupeň zhody medzi vnímanou farbou objektu pod konkrétnym svetelným zdrojom a jeho vzhľadom pod referenčným svetelným zdrojom. Podľa normy EN 12464-1 by sa svetelné zdroje s indexom podania farieb nižším ako 80 nemali používať na pracoviskách, kde ľudia trávia dlhý čas. Hodnota indexu podania farieb Ra nad 90 sa všeobecne považuje za veľmi dobrú, zatiaľ čo hodnota Ra medzi 80 a 90 sa označuje ako dobrá.

výkon farieb

tolerancia farieb

Farebnú toleranciu možno presne definovať pomocou súradníc x a y v tabuľke farieb CIE. v roku 1942 vedec McAdam (McAdam) vykonal experimenty s 25 farbami s použitím korelovaných farebných teplôt, zmeral približne 5 až 9 protikladov každého farebného bodu a zaznamenal dva body, ktoré bolo možné od seba rozlíšiť pri farebnom rozdiele. Výsledkom bola séria teórií rôznych veľkostí a dĺžok známych ako McAdamove elipsy: teória McAdamovej elipsy. McAdamova elipsa je oblasť farebného diagramu CIE, ktorá obsahuje farbu, ktorú ľudské oko nedokáže rozlíšiť od farby v strede elipsy. Obrys elipsy predstavuje rozlíšiteľnú farbu. McAdamove elipsy sa zvyčajne zväčšujú, napríklad na troj-, päť- alebo sedemnásobok ich pôvodného priemeru. Tieto troj-, päť- alebo sedemstupňové McAdamove elipsy sa používajú na rozlíšenie dvoch zdrojov svetla, pričom “krok” predstavuje rozsah farebných rozdielov. Svetelný zdroj s trojstupňovou McAdamovou elipsou vykazuje menšie rozdiely ako svetelný zdroj s päťstupňovou McAdamovou elipsou. Osobitnú pozornosť treba venovať tomu, aby bol farebný rozdiel malý, najmä pri osvetľovacích aplikáciách, kde svetelné zdroje nie sú od seba vzdialené a môžu byť viditeľné v rovnakom čase.

Špecifikovaná teplota okolia svietidla

Výkon svietidla môže byť ovplyvnený teplotou okolia. Nominálna teplota okolia Ta je maximálna teplota, pri ktorej môže byť svietidlo trvalo prevádzkované za normálnych prevádzkových podmienok (počas prevádzky môže krátkodobo prekročiť 10 K). Ak je Ta = 25 °C, nie je potrebná žiadna osobitná deklarácia svietidla; ostatné hodnoty menovitej teploty okolia je potrebné deklarovať. S cieľom preukázať, že svietidlo je schopné normálnej prevádzky pri zvýšených teplotách počas dlhšieho časového obdobia, zavádza norma 62722-2-1 parameter Tq. Teplota Tq (kvalita) udáva maximálnu povolenú menovitú teplotu okolia pri stanovenej úrovni výkonu (vrátane očakávanej životnosti, svetelných vlastností). Napríklad svietidlo ZGSM môže normálne fungovať pri teplote 50 °C počas dlhšieho časového obdobia, preto jeho menovitá Tq = 50 °C.

Normy životnosti pre LED lampy a svietidlá

Životnosť LED svietidla nie je definovaná len náhlym bodom poruchy. V skutočnosti väčšina svietidiel nezlyhá úplne počas určitého prevádzkového času, ale ich jas sa časom znižuje (t. j. svetelný výkon klesá), čo sa označuje ako postupný úbytok svetelného výkonu. Životnosť LED svietidla je teda v podstate obmedzená poklesom svetelného toku pod vopred definovanú minimálnu úroveň “x[%]” a náhlym zlyhaním. Porucha riadiaceho zariadenia LED sa tu neuvažuje. Okrem úbytku LED diód môže byť zníženie alebo úbytok svetelného toku spôsobený aj poruchou jednotlivých LED diód alebo modulov LED. Kritériá životnosti svietidiel sú podrobne opísané v normách IEC 62717 a IEC 62722.

zhrnúť

Dúfame, že prostredníctvom tohto článku ste sa oboznámili s požiadavkami na výkon LED svietidiel. Tieto výkonnostné požiadavky zahŕňajú výkon, svetelný tok, svetelnú účinnosť, rozloženie svetla, teplotu farieb, index podania farieb, toleranciu farieb, životnosť (miera udržania svetelného toku) a ďalšie (faktor udržania svetla a náhla porucha). Tieto parametre sú kľúčovými bodmi, na ktoré sa treba zamerať v projekte osvetlenia a ktoré súvisia s tým, či projekt spĺňa požiadavky vrátane energetickej účinnosti, osvetlenosti a bežnej údržby. Tento článok je len stručným úvodom, podrobnejšie informácie nájdete v príslušnom obsahu na internete.

Súvisiace produkty