Hiệu suất của đèn LED và của họ Yêu cầu

giới thiệu

Sự sử dụng đèn LED trong chiếu sáng đang tăng trưởng nhanh chóng. Trên toàn cầu, khoảng 1/3 đến 1/2 số thiết bị chiếu sáng thương mại, công nghiệp và ngoài trời sử dụng mô-đun LED. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của đèn LED vượt quá 50%, kết hợp với tuổi thọ dài của thiết bị chiếu sáng LED, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì. Điều này dẫn đến thời gian hoàn vốn ngắn hơn cho đèn LED, và các dự án chiếu sáng có xu hướng lựa chọn công nghệ chiếu sáng thân thiện với môi trường này.

Trong những năm gần đây, quá trình chuyển đổi thị trường sang đèn LED đã diễn ra nhanh hơn nhiều so với dự đoán của các nghiên cứu. Thỉnh thoảng, việc theo kịp sự phát triển của các tiêu chuẩn điện tử và chiếu sáng mới là điều không dễ dàng, và các tiêu chuẩn này liên tục được cập nhật. Đối với các nhà ra quyết định và người sử dụng, việc hiểu rõ công nghệ, hiệu suất và tiêu chuẩn của đèn LED là điều quan trọng để lựa chọn được đèn LED chất lượng cao. Điều này không chỉ giúp khách hàng lựa chọn được thiết bị chiếu sáng phù hợp với nhu cầu của mình một cách nhanh chóng, mà còn đảm bảo rằng giải pháp chiếu sáng mới được lựa chọn đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu chiếu sáng liên quan.

Tiêu chuẩn yêu cầu về hiệu suất của đèn LED và đèn lồng

Trong ngành chiếu sáng LED, việc xác định các thông số chính của đèn LED và hiểu ý nghĩa của từng thông số là rất quan trọng. Quy định chung tại EU là thiết bị điện (bao gồm đèn chiếu sáng) chỉ được phép lưu hành và bán ra thị trường nếu đáp ứng các yêu cầu cơ bản của các Chỉ thị châu Âu liên quan (được chuyển đổi thành luật quốc gia). Các nguồn sáng (thiết bị chiếu sáng, mô-đun) và thiết bị chiếu sáng phải tuân thủ Chỉ thị về Điện áp Thấp, Chỉ thị về Tương thích Điện từ (EMC), Chỉ thị về Sản phẩm Liên quan đến Năng lượng (ErP) và Chỉ thị về An toàn Sản phẩm Chung. Do đó, các sản phẩm này (bao gồm đèn đường, đèn pha, hệ thống chiếu sáng sân vận động và chiếu sáng trong nhà) phải tuân thủ các yêu cầu về EMC, EMF, thiết kế thân thiện với môi trường và các yêu cầu khác.

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) đã phát triển các tiêu chuẩn hiệu suất cho đèn LED và mô-đun LED. Các tiêu chuẩn hiệu suất cho sản phẩm LED xác định các tiêu chí chất lượng và quy định các điều kiện đo lường chung được thống nhất. Do đó, tất cả các bên liên quan hoặc hoạt động trong ngành công nghiệp LED có cơ sở để so sánh và đánh giá hiệu suất của đèn LED. Bài viết này dựa trên các tiêu chuẩn sau đây cho đèn LED và mô-đun LED.

IEC 62722-1:2014 Hiệu suất của đèn - Phần 1: Yêu cầu chung.

IEC 62722-2-1:2014-11 Hiệu suất của đèn chiếu sáng Phần 2-1: Yêu cầu đặc biệt đối với đèn LED.

IEC 62717:2014-12+AMD: Yêu cầu về hiệu suất cho mô-đun LED dùng trong chiếu sáng chung năm 2015.

IEC 62031:2020 Mô-đun LED cho chiếu sáng chung. Các yêu cầu về hiệu suất của đèn LED có liên quan trực tiếp đến các quy định của tiêu chuẩn mô-đun LED; do đó, tiêu chuẩn này cũng cần được xem xét khi đánh giá hệ thống chiếu sáng LED.

IEC 62778:2014 Đánh giá nguy cơ ánh sáng xanh cho tất cả các sản phẩm chiếu sáng.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 và IEC 13032-4:2015 Ánh sáng và chiếu sáng: Phân bố ánh sáng và lưu lượng ánh sáng.

Yêu cầu hiệu suất cơ bản

Công suất đầu vào định mức của đèn LED (đơn vị watt)

Nếu đèn sử dụng các mô-đun LED hoặc bóng đèn LED có thể thay thế, công suất đầu vào định mức và số lượng mô-đun LED phải được công bố. Đối với các đèn sử dụng mô-đun LED, công suất đầu vào định mức phải được công bố trong thông số kỹ thuật của đèn.

Trong điều kiện điện áp định mức, nhiệt độ môi trường xung quanh Ta và lưu lượng ánh sáng (đầu ra ánh sáng) 100% sau khi ổn định nhiệt, công suất đầu vào đo được (W) của đèn LED không được vượt quá 10% so với công suất đầu vào định mức đã công bố. Khi công suất đầu vào định mức <10W, giá trị này phải được làm tròn đến một chữ số thập phân. Khi công suất đầu vào định mức ≥ 10W, phải được công bố là số nguyên.

Đối với các thiết bị chiếu sáng sử dụng công nghệ lưu lượng ánh sáng không đổi, hệ số công suất đầu vào của đèn LED phải được công bố tại đầu và cuối tuổi thọ của thiết bị chiếu sáng LxBy, hoặc dựa trên tuổi thọ trung bình của thiết bị chiếu sáng Lx.

Lưu lượng ánh sáng định mức của đèn LED (đơn vị lumen)

Trong trường hợp đèn LED, giá trị lưu lượng ánh sáng định mức (lumens) phải được ghi rõ trong tài liệu sản phẩm. Điều này thường đề cập đến lưu lượng ánh sáng ban đầu của một đèn LED mới trong điều kiện hoạt động cụ thể. Giá trị lưu lượng ánh sáng định mức của đèn LED có thể được xác định bằng phương pháp tính toán phù hợp. Giá trị lưu lượng ánh sáng ban đầu được đo của đèn LED không được nhỏ hơn 10% so với giá trị lưu lượng ánh sáng định mức đã công bố. Các giá trị tổng quang thông được công bố cho đèn LED dựa trên nhiệt độ môi trường 25°C trừ khi có quy định khác. Để biết thêm thông tin về việc xác định giá trị quang thông (gọi là xác định tuyệt đối độ sáng), vui lòng tham khảo tiêu chuẩn EN 13032-4.

Công suất và Lưu lượng ánh sáng

Hiệu suất phát sáng của đèn LED (đơn vị: lm/W)

Hiệu suất phát sáng của đèn LED là tỷ lệ giữa lượng ánh sáng phát ra từ đèn và công suất tiêu thụ (đơn vị: lumen/watt), được đo bằng lumen trên watt (lm/W) (phương pháp tính toán lumen). Đây là thước đo hiệu quả của nguồn sáng trong việc tạo ra ánh sáng nhìn thấy được. Nhìn chung, hiệu suất phát sáng càng cao, đèn càng có thể chiếu sáng khu vực mục tiêu với công suất thấp hơn. Tuy nhiên, để đánh giá hiệu suất của một đèn chiếu sáng, việc chỉ xem xét hiệu suất phát sáng thường không đủ, vì luồng sáng phát ra từ đèn chiếu sáng cũng bao gồm ánh sáng lạc, không góp phần vào việc chiếu sáng khu vực mục tiêu. Ví dụ, đối với đèn chiếu sáng có chùm sáng hẹp và đèn đường, việc xem xét không chỉ hiệu suất phát sáng mà còn phân bố cường độ ánh sáng là rất quan trọng; xem chi tiết bên dưới.

Phân bố cường độ ánh sáng của đèn LED

Phân bố cường độ ánh sáng được xác định bằng cách sử dụng Goniophotometer và ghi lại trong tài liệu thiết kế chiếu sáng (tài liệu IES hoặc LDT). Phân bố không gian của cường độ ánh sáng từ nguồn sáng hoặc thiết bị chiếu sáng được thể hiện bằng đường cong phân bố cường độ ánh sáng. Hình dưới đây cho thấy phân bố cường độ ánh sáng của thiết bị chiếu sáng trong nhà ở bên trái và đèn đường ở bên phải. Mặt cắt ngang trên trục dọc được biểu diễn bằng các đường cong phân bố cường độ ánh sáng (IDC) trong mặt phẳng C với góc chùm sáng γ tương ứng. Các đường cong này phải được biểu diễn bằng tọa độ cực để tuân thủ tiêu chuẩn EN 13032-2. Các giá trị cường độ ánh sáng được biểu thị bằng candela (cd) hoặc candela trên nghìn lumen (cd/klm).

Phân bố ánh sáng hoặc phân bố cường độ ánh sáng

Tỷ lệ duy trì lưu lượng ánh sáng

Tỷ lệ duy trì quang thông mô tả sự suy giảm quang thông theo thời gian do quá trình lão hóa của thiết bị chiếu sáng trong quá trình vận hành bình thường (điều này không bao gồm các yếu tố bên ngoài như bụi bẩn, quang học và kính nhẹ). Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa quang thông suy giảm và quang thông ban đầu. Đối với chiếu sáng ngoài trời, tỷ lệ duy trì lưu lượng ánh sáng sẽ được đo tại mức đèn chiếu sáng. Tỷ lệ duy trì lưu lượng ánh sáng sẽ được xác định dựa trên tuổi thọ định mức của đèn chiếu sáng và sẽ được nhà sản xuất cung cấp theo tiêu chuẩn IEC 62722-2-1:2014. Ví dụ, tuổi thọ trung bình Lx bằng với thời gian của dự án. Tuổi thọ trung bình L90 = 100.000 giờ có nghĩa là lưu lượng ánh sáng còn lại sau 100.000 giờ là 90% của lưu lượng ánh sáng ban đầu, dẫn đến tỷ lệ duy trì lưu lượng ánh sáng = 0,90.

tọa độ màu

Tọa độ sắc độ là một thước đo khách quan về chất lượng của một màu, độc lập với độ sáng. Sắc độ bao gồm hai thông số riêng biệt, thường được gọi là tông màu (h) và độ bão hòa (s), trong đó thông số sau còn được biết đến với các tên gọi khác như độ bão hòa, độ bão hòa màu, độ sáng, hoặc độ tinh khiết kích thích. Các giá trị của các thông số này tuân theo hệ thống thị giác ba màu của đa số con người, điều này được giả định trong hầu hết các mô hình khoa học về màu sắc.

Bảng màu là một đồ thị hiển thị tất cả các màu có thể có. Mỗi màu được xác định bởi một cặp tọa độ số: tọa độ màu. Chúng ta có thể sử dụng bảng màu để xem cách các màu ánh sáng khác nhau trộn lẫn. Các điểm trên các cạnh của các đường cong trong đồ thị là các màu phổ thuần túy: các màu của cầu vồng. Đường thẳng giữa bất kỳ hai điểm nào trong đồ thị cho thấy tất cả các màu có thể được tạo ra bằng cách trộn hai màu đó. Do đó, bất kỳ màu nào trong biểu đồ đều có thể được tạo ra bằng cách trộn theo các cách khác nhau. Chỉ các màu ở các cạnh của biểu đồ là các màu duy nhất. Nếu chúng ta mở rộng ý tưởng này sang việc trộn ba màu, chúng ta sẽ có một tam giác. Tam giác này được gọi là dải màu. Dải màu thể hiện tất cả các màu có thể được tạo ra bằng cách trộn các màu ở ba góc. Các cạnh của dải màu là các màu có thể được tạo ra bằng cách trộn hai màu ở hai đầu.

Đường cong MacAdam

Tính năng tái tạo màu sắc

Chỉ số tái tạo màu (Ra) được sử dụng để đánh giá khả năng tái tạo màu của nguồn sáng. Mặc dù các nguồn sáng có thể phát ra ánh sáng có cùng màu, nhưng khả năng tái tạo màu của chúng có thể khác nhau do sự khác biệt trong thành phần phổ của chùm sáng. Do đó, chỉ số tái tạo màu tổng quát Ra đã được giới thiệu, cung cấp một thang đo để xác định một cách khách quan các đặc tính tái tạo màu của nguồn sáng. Nó cho biết mức độ khớp giữa màu sắc được nhận thức của một vật thể dưới một nguồn sáng cụ thể và ngoại hình của nó dưới một nguồn sáng tham chiếu. Theo tiêu chuẩn EN 12464-1, các nguồn sáng có chỉ số tái tạo màu dưới 80 không nên được sử dụng trong các môi trường làm việc nơi người lao động phải làm việc trong thời gian dài. Giá trị Ra trên 90 thường được coi là rất tốt, trong khi giá trị Ra từ 80 đến 90 được mô tả là tốt.

Hiệu suất màu sắc

Độ dung sai màu

Độ dung sai màu có thể được xác định chính xác bằng cách sử dụng tọa độ x và y trên biểu đồ màu CIE. Năm 1942, nhà khoa học McAdam (McAdam) đã tiến hành các thí nghiệm trên 25 màu sử dụng nhiệt độ màu tương quan, đo khoảng 5 đến 9 điểm đối lập của mỗi điểm màu, và ghi lại hai điểm có thể phân biệt được với nhau khi có sự khác biệt về màu sắc. Kết quả là một loạt các lý thuyết có kích thước và độ dài khác nhau được gọi là các elip McAdam: Lý thuyết elip McAdam. Hình elip McAdam là một vùng trên biểu đồ màu CIE chứa một màu mà mắt người không thể phân biệt được với màu ở trung tâm của hình elip. Đường viền của elip đại diện cho màu có thể phân biệt được. Các elip McAdam thường được phóng to, ví dụ như gấp ba, năm hoặc bảy lần đường kính ban đầu. Các elip McAdam ba bước, năm bước hoặc bảy bước này được sử dụng để phân biệt giữa hai nguồn sáng, trong đó “bước” đại diện cho phạm vi sự khác biệt về màu sắc. Một nguồn sáng có elip McAdam ba bước có độ biến đổi ít hơn so với nguồn sáng có elip McAdam năm bước. Cần đặc biệt chú ý để đảm bảo sự khác biệt về màu sắc là nhỏ, đặc biệt trong các ứng dụng chiếu sáng nơi các nguồn sáng không cách xa nhau và có thể được nhìn thấy cùng lúc.

Nhiệt độ môi trường xung quanh được quy định của đèn chiếu sáng

Hiệu suất của một thiết bị chiếu sáng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ môi trường xung quanh danh định Ta là nhiệt độ tối đa mà thiết bị chiếu sáng có thể hoạt động liên tục trong điều kiện hoạt động bình thường (nó có thể tạm thời vượt quá 10K trong quá trình hoạt động). Khi Ta = 25°C, không cần phải khai báo đặc biệt về đèn chiếu sáng; các giá trị nhiệt độ môi trường xung quanh danh định khác cần phải được khai báo. Để chứng minh rằng đèn chiếu sáng có thể hoạt động bình thường ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, tiêu chuẩn 62722-2-1 giới thiệu thông số Tq. Nhiệt độ Tq (chất lượng) cho biết nhiệt độ môi trường xung quanh danh định tối đa được phép ở một mức hiệu suất cụ thể (bao gồm tuổi thọ, đặc tính chiếu sáng). Ví dụ, đèn chiếu sáng ZGSM có thể hoạt động bình thường ở 50°C trong thời gian dài, do đó nhiệt độ Tq danh định của nó là 50°C.

Tiêu chuẩn trọn đời cho đèn LED và đèn lồng

Tuổi thọ của một đèn LED không được xác định bởi một điểm hỏng hóc đột ngột. Thực tế, hầu hết các đèn LED không hỏng hoàn toàn trong một khoảng thời gian hoạt động nhất định, mà độ sáng của chúng giảm dần theo thời gian (tức là cường độ ánh sáng suy giảm), được gọi là sự suy giảm dần của cường độ ánh sáng. Do đó, tuổi thọ của đèn LED chủ yếu bị giới hạn bởi sự giảm cường độ ánh sáng xuống dưới mức tối thiểu đã định trước “x[%]” và bởi sự hỏng hóc đột ngột. Sự hỏng hóc của thiết bị điều khiển LED không được xem xét ở đây. Ngoài sự suy giảm của các LED, sự giảm hoặc suy giảm của luồng sáng cũng có thể do sự hỏng hóc của các LED riêng lẻ hoặc mô-đun LED. Các tiêu chí tuổi thọ cho đèn chiếu sáng được mô tả chi tiết trong các tiêu chuẩn IEC 62717 và IEC 62722.

Tóm tắt

Qua bài viết này, chúng tôi hy vọng quý vị đã có một số hiểu biết về các yêu cầu về hiệu suất của đèn LED. Các yêu cầu này bao gồm công suất, lưu lượng ánh sáng, hiệu suất ánh sáng, phân bố ánh sáng, nhiệt độ màu, chỉ số tái tạo màu, độ dung sai màu, tuổi thọ (tỷ lệ duy trì lưu lượng ánh sáng) và các yếu tố khác (hệ số duy trì ánh sáng và sự cố đột ngột). Các thông số này là những điểm quan trọng cần chú ý trong một dự án chiếu sáng, và chúng liên quan đến việc dự án có đáp ứng các yêu cầu hay không, bao gồm hiệu suất năng lượng, độ sáng và bảo trì định kỳ. Bài viết này chỉ là một giới thiệu ngắn gọn, để hiểu sâu hơn, vui lòng tham khảo nội dung liên quan trực tuyến.

Sản phẩm liên quan