Ефективність світлодіодних ламп і їхні вимоги

вступний

Використання світлодіодів в освітленні стрімко зростає. У всьому світі приблизно від 1/3 до 1/2 всіх комерційних, промислових і зовнішніх освітлювальних приладів використовують світлодіодні модулі. Потенційна економія енергії світлодіодів перевищує 50%, що в поєднанні з тривалим терміном служби світлодіодних світильників значно знижує експлуатаційні витрати і витрати на технічне обслуговування. Це призводить до скорочення терміну окупності світлодіодів, а проекти освітлення все частіше обирають цю екологічно чисту технологію освітлення.

В останні роки перехід ринку на світлодіодне освітлення відбувається набагато швидше, ніж прогнозували дослідження. Іноді важко встигати за розвитком нової електроніки та стандартів освітлення, а численні стандарти постійно оновлюються. Для осіб, які приймають рішення, і користувачів важливо розуміти технологію світлодіодного освітлення, характеристики і стандарти, щоб вибрати високоякісне світлодіодне освітлення. Це не тільки дозволяє клієнтам швидше вибрати правильний світильник для своїх потреб, але й гарантує, що обране нове освітлювальне рішення відповідає відповідним світловим стандартам і вимогам.

Стандарти вимог до експлуатаційних характеристик світлодіодних ламп і ліхтарів

У галузі світлодіодного освітлення важливо визначити основні параметри світлодіодного світильника і зрозуміти значення кожного параметра. Загальне правило в ЄС полягає в тому, що електрообладнання (в тому числі світильники) може продаватися і продаватися тільки в тому випадку, якщо воно відповідає основним вимогам відповідних європейських директив (перекладених в національне законодавство). Джерела світла (світильники, модулі) та освітлювальні прилади підпадають під дію Директиви про низьку напругу, Директиви про електромагнітну сумісність (ЕМС), Директиви про енергоспоживаючі продукти (ErP) та Загальної директиви про безпеку продукції. Тому ці продукти (в тому числі вуличні ліхтарі, прожектори, освітлення стадіонів і внутрішнє освітлення) повинні відповідати вимогам ЕМС, ЕМП, еко-дизайну та іншим вимогам.

Міжнародна електротехнічна комісія (IEC) розробила стандарти ефективності для світлодіодних світильників і світлодіодних модулів. Стандарти ефективності для світлодіодної продукції визначають критерії якості та встановлюють узгоджені загальні умови вимірювання. Таким чином, всі, хто задіяний або працює в світлодіодній індустрії, мають основу для порівняння та оцінки характеристик світлодіодних світильників. Ця стаття базується на наступних стандартах для світлодіодних світильників і світлодіодних модулів.

IEC 62722-1:2014 Ефективність ламп Частина 1: Загальні вимоги.

IEC 62722-2-1:2014-11 Ефективність світильника Частина 2-1: Спеціальні вимоги до світлодіодних світильників.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Вимоги до експлуатаційних характеристик світлодіодних модулів для загального освітлення.

IEC 62031:2020 Світлодіодні модулі для загального освітлення. вимоги до експлуатаційних характеристик світлодіодних світильників безпосередньо пов'язані з положеннями стандарту на світлодіодні модулі, тому цей стандарт також слід брати до уваги при оцінці систем світлодіодного освітлення.

IEC 62778:2014 Оцінка небезпеки синього світла для всіх освітлювальних приладів.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 та IEC 13032-4:2015 Світло та освітлення: розподіл світла та світловий потік.

Основні вимоги до продуктивності

Номінальна вхідна потужність світлодіодних світильників (у ватах)

Якщо у світильнику використовуються змінні світлодіодні модулі/лампи, повинна бути вказана номінальна вхідна потужність і кількість світлодіодних модулів. Для світильників, що використовують світлодіодні модулі, номінальна вхідна потужність повинна бути вказана в технічних характеристиках світильника.

За умов номінальної напруги, номінальної температури навколишнього середовища Ta і світлового потоку (світловіддачі) 100% після термостабілізації виміряна вхідна потужність (Вт) світлодіодного світильника не повинна перевищувати 10% від заявленої номінальної вхідної потужності. Якщо номінальна вхідна потужність <10 Вт, вона повинна бути точною до одного знаку після коми. Якщо номінальна вхідна потужність ≥ 10 Вт, вона повинна бути вказана цілим числом.

Для світильників, що використовують технологію постійного світлового потоку, номінальний коефіцієнт вхідної потужності світлодіодного освітлення повинен бути заявлений на початку і в кінці терміну служби світильника LxBy або на основі середнього терміну служби світильника Lx.

Номінальний світловий потік світлодіодних світильників (в люменах)

У випадку світлодіодних світильників номінальний світловий потік (люмен) повинен бути заявлений в документації на виріб. Зазвичай це початковий світловий потік нового світильника за певних умов експлуатації. Номінальний світловий потік світильника можна визначити за допомогою відповідного методу розрахунку. Виміряне початкове значення світлового потоку світильника не повинно бути меншим за 10% від опублікованого номінального світлового потоку. Заявлені значення загального світлового потоку для світлодіодних світильників базуються на температурі навколишнього середовища 25°C, якщо не вказано інше. Для отримання додаткової інформації про встановлення значень світлового потоку (так зване абсолютне визначення яскравості), будь ласка, зверніться до стандарту EN 13032-4.

Потужність і світловий потік

Світлова віддача світлодіодних світильників (одиниця виміру: лм/Вт)

Світлова віддача світлодіодних світильників - це відношення світлового потоку, що випромінюється світильником, до споживаної потужності (одиниця виміру: люмен/ват), вимірюється в люменах на ват (лм/Вт) (метод розрахунку люмена). Це міра ефективності джерела світла у виробництві видимого світла. Загалом, чим вища світлова віддача, тим більше світильник може освітити цільову зону при меншій потужності. Однак для оцінки ефективності світильника часто недостатньо враховувати лише світлову віддачу, оскільки світловий потік світильника також включає в себе розсіяне світло, яке не сприяє освітленню цільової зони. Наприклад, для вузькопроменевих прожекторів і вуличних ліхтарів важливо враховувати не тільки світлову віддачу, але й розподіл інтенсивності світла; докладніше див. нижче.

Розподіл сили світла світлодіодних світильників

Розподіл сили світла визначається за допомогою гоніофотометра і фіксується в світлотехнічному проекті (документ IES або LDT). Просторовий розподіл сили світла від джерела світла або світильника представлений кривою розподілу сили світла. На рисунку нижче показано розподіл сили світла від внутрішнього світильника зліва і вуличного ліхтаря справа. Поперечний переріз на вертикальній осі представлений кривими розподілу сили світла (КСС) в С-площині з відповідним кутом променя γ. Ці криві повинні бути представлені в полярних координатах, щоб відповідати стандарту EN 13032-2. Значення сили світла виражаються в канделах (кд) або канделах на тисячу люменів (кд/клм).

Розподіл світла або розподіл інтенсивності світла

Коефіцієнт підтримки світлового потоку

Підтримка світлового потоку описує зменшення світлового потоку з часом через старіння світильника під час нормальної експлуатації (це не включає вплив зовнішніх факторів, таких як бруд, оптика і легке скло). Він визначається як відношення зменшеного світлового потоку до початкового світлового потоку. Для зовнішнього освітлення коефіцієнт збереження світлового потоку вимірюється на рівні світильника. Коефіцієнт збереження світлового потоку визначається на основі номінального терміну служби світильника і надається виробником відповідно до IEC 62722-2-1:2014. Наприклад, медіанний термін служби Lx дорівнює тривалості проекту. Середній термін служби L90 = 100 000 годин означає, що світловий потік, який залишився після 100 000 годин, становить 90% від початкового світлового потоку, в результаті чого коефіцієнт підтримки світлового потоку = 0,90.

колірні координати

Координата кольоровості є об'єктивною мірою якості кольору, незалежною від яскравості. Координата кольоровості складається з двох окремих параметрів, які часто називають відтінком (h) і хромою (s), де останній також відомий як насиченість, кольоровість, інтенсивність або чистота збудження. Величини цих параметрів відповідають триколірному зору більшості людей, що передбачається більшістю моделей кольорознавства.

Хроматична діаграма - це графік, що показує всі можливі кольори. Кожен колір визначається парою числових координат - хроматичними координатами. Ми можемо використовувати хроматичну діаграму, щоб побачити, як змішуються різні світлі кольори. Точки на краях кривих на графіку - це чисті спектральні кольори: кольори веселки. Лінія між будь-якими двома точками на діаграмі показує всі кольори, які можна отримати при змішуванні цих двох кольорів. Таким чином, будь-який колір на діаграмі можна отримати, змішуючи його різними способами. Тільки кольори на краях діаграми є унікальними кольорами. Якщо ми поширимо цю ідею на змішування трьох кольорів, то отримаємо трикутник. Цей трикутник називається колірною гамою. Колірна гама показує всі кольори, які можна отримати, змішуючи кольори в трьох кутах. Краї колірної гами - це кольори, які можна отримати, змішуючи два крайні кольори.

Еліпсис Макадама

властивість кольоропередачі

Передача кольору виражається через індекс передачі кольору (Ra). Хоча джерела світла можуть випромінювати один і той же колір світла, можуть бути відмінності в передачі кольору джерела світла через відмінності в спектральному складі світлового променя. Тому був введений загальний індекс кольоропередачі Ra, який надає шкалу для об'єктивного визначення характеристик кольоропередачі джерела світла. Він вказує на ступінь відповідності між сприйманим кольором об'єкта під конкретним джерелом світла і його зовнішнім виглядом під еталонним джерелом світла. Згідно з EN 12464-1, джерела світла з індексом передачі кольору нижче 80 не повинні використовуватися на робочих місцях, де люди проводять тривалий час. Індекс кольоропередачі Ra вище 90 зазвичай вважається дуже добрим, а значення Ra між 80 і 90 - добрим.

передача кольору

толерантність до кольору

Толерантність до кольору може бути точно визначена за допомогою координат x та y на кольоровій діаграмі CIE. 1942 року вчений МакАдам (McAdam) провів експерименти з 25 кольорами, використовуючи корельовані колірні температури, виміряв від 5 до 9 протилежностей кожної колірної точки і записав дві точки, які можна було відрізнити одна від одної, коли існувала різниця в кольорі. Результатом стала серія теорій різного розміру та довжини, відомих як еліпси МакАдама: теорія еліпса МакАдама. Еліпс Макадама - це область колірної таблиці CIE, що містить колір, який людське око не може відрізнити від кольору в центрі еліпса. Контур еліпса представляє колір, який можна розрізнити. Еліпси МакАдама зазвичай збільшують, наприклад, до трьох, п'яти або семи разів від початкового діаметра. Ці три-, п'яти- або семиступінчасті еліпси Макадама використовуються для розрізнення двох джерел світла, де “крок” представляє діапазон колірних відмінностей. Джерело світла з триступеневим еліпсом Макадама демонструє меншу варіацію, ніж джерело світла з п'ятиступеневим еліпсом Макадама. Слід звернути особливу увагу на те, щоб різниця в кольорі була невеликою, особливо в системах освітлення, де джерела світла розташовані недалеко один від одного і можуть бути видимими одночасно.

Зазначена температура навколишнього середовища світильника

На продуктивність світильника може впливати температура навколишнього середовища. Номінальна температура навколишнього середовища Ta - це максимальна температура, при якій світильник може безперервно працювати за нормальних умов експлуатації (під час роботи вона може ненадовго перевищувати 10°C). Якщо Ta = 25°C, спеціальна декларація світильника не потрібна; інші значення номінальної температури навколишнього середовища повинні бути задекларовані. Для того, щоб продемонструвати, що світильник здатний нормально працювати при підвищених температурах протягом тривалого часу, стандарт 62722-2-1 вводить параметр Tq. Температура Tq (якість) вказує на максимальну номінальну температуру навколишнього середовища, допустиму при заданому рівні продуктивності (включаючи термін служби, світлові характеристики). Наприклад, світильник ZGSM може нормально працювати при 50°C протягом тривалого періоду часу, тому його номінальна Tq = 50°C.

Стандарти терміну служби для світлодіодних ламп і ліхтарів

Термін служби світлодіодного світильника не визначається лише раптовим виходом з ладу. Насправді, більшість світильників не виходять з ладу повністю протягом певного часу експлуатації, але їхня яскравість з часом зменшується (тобто світловіддача падає), що називається поступовим спадом світловіддачі. Таким чином, термін служби світлодіодного світильника по суті обмежується зниженням світлового потоку нижче заданого мінімального рівня “x[%]” і раптовим виходом з ладу. Відмова пристрою керування світлодіодом тут не розглядається. На додаток до розпаду світлодіодів, зменшення або розпад світлового потоку також може бути спричинене виходом з ладу окремих світлодіодів або світлодіодних модулів. Критерії терміну служби світильників детально описані в стандартах IEC 62717 та IEC 62722.

підбивати підсумки

Завдяки цій статті ми сподіваємося, що ви отримали певне уявлення про вимоги до експлуатаційних характеристик світлодіодних світильників. Ці вимоги включають потужність, світловий потік, світлову віддачу, розподіл світла, колірну температуру, індекс кольоропередачі, колірну толерантність, термін служби (швидкість підтримки світлового потоку) та інші параметри (коефіцієнт підтримки світлового потоку і раптова відмова). Ці параметри є ключовими моментами, на яких слід зосередитися в освітлювальному проекті, і вони стосуються того, чи відповідає проект вимогам, включаючи енергоефективність, освітленість і регулярне технічне обслуговування. Ця стаття є лише коротким вступом, для більш глибокого розуміння, будь ласка, зверніться до відповідного контенту в Інтернеті.

Супутні товари