Dlaczego bezpośrednie porównanie lumenów tradycyjnego oświetlenia (sodowego, rtęciowego, metalohalogenkowego) z katalogowymi lumenami z oświetlenia LED nie może dać dokładnych wyników.
Liczba lumenów podana w katalogach produktów nie może być używana do porównywania oświetlenia LED z oświetleniem konwencjonalnym, ponieważ ilość lumenów odbieranych przez ludzkie oko zależy od rodzaju zastosowanej technologii oświetleniowej. Składają się na to trzy rzeczy:
1. Oświetlenie LED zapewnia szersze spektrum światła niż tradycyjne żarówki, które mają bardziej ograniczone.
2. Różnorodność reakcji ludzkiego oka na różne poziomy światła nie jest uwzględniana w zwykłych metodach obliczania wartości lumenów.
3. Pomiar lamp LED obejmuje pełną oprawę i układ zasilający, natomiast pomiar strumienia świetlnego dla lamp konwencjonalnych uwzględnia tylko źródło światła.
1. Oświetlenie LED zapewnia szersze spektrum światła niż tradycyjne żarówki, które mają bardziej ograniczone.
Konwencjonalne podejście do szacowania wyjściowej mocy świetlnej lampy nie uwzględnia odbicia światła od przedmiotów. Ale w rzeczywistości, w zależności od koloru powierzchni, rzeczy odbijają światło na różne sposoby. Na przykład, jeśli żółte światło zostanie użyte do oświetlenia zielonego przedmiotu, cała wiązka światła zostanie pochłonięta przez powierzchnię przedmiotu, nadając przedmiotowi ciemny wygląd. Gdy zielony przedmiot z takim oświetleniem zostanie umieszczony na czarnej powierzchni, staje się on całkowicie niewidoczny. W rzeczywistości trochę inny efekt wynika z odbicia światła od rzeczywistych przedmiotów. Na przykład trawa wydaje się zielona, ale w rzeczywistości zawiera różne pigmenty (takie jak chlorofil, karotenoidy, ksantofile itp.), dlatego oświetlona żółtym światłem będzie odbijać część promieni świetlnych i wydawać się szara.
Ponieważ lampy sodowe stosowane do oświetlenia ulicznego mają ograniczone widmo światła, muszą dawać dużo światła, aby zapewnić odpowiednią widoczność. Podobnie jak widmo słoneczne, oświetlenie LED ma szeroki zakres światła. W rezultacie różnice w kolorach obiektów są wyraźniejsze, poprawiając kontrast i poprawiając widoczność w danej przestrzeni. Dlatego oświetlenie LED zużywa znacznie mniej lumenów, a jednocześnie zapewnia lepszą przejrzystość optyczną.
2. Różnorodność reakcji ludzkiego oka na różne poziomy światła nie jest uwzględniana w zwykłych metodach obliczania wartości lumenów.
Pręciki i czopki to dwie podstawowe kategorie fotoreceptorów występujących w naszych oczach. Czopki są zdolne do widzenia kolorów (czasami określane jako „widzenie fotopowe”), są wrażliwe na jasne światło i normalnie funkcjonują w ciągu dnia. Niemniej jednak pręciki reagują na bodźce świetlne w trudnych warunkach (przy małej ilości światła). Nazywa się to widzeniem skotopowym (gdy osoba postrzega bezbarwne otoczenie, ponieważ czopki wykrywające kolory są uśpione podczas widzenia w nocy).
Tylko widzenie fotopowe jest mierzone przez fotometry używane do wykrywania natężenia światła. Jednak w rzeczywistych sytuacjach do przetwarzania światła będą używane pręciki i czopki (znane również jako „widzenie mezopowe”). Stosunek S/P jest w tej sytuacji przydatny, ponieważ umożliwia konwersję konwencjonalnych lumenów na lumeny, które są rzeczywiście widoczne dla ludzkiego oka.
Stosunek niebiesko-zielonego do zielono-żółtego odcienia światła nazywa się S/P. Większa wartość współczynnika i lepsza widoczność są uzyskiwane dzięki większej proporcji kolorów niebiesko-zielonych. Źródła światła o wyższym stosunku S/P poprawiają widzenie przy niższych natężeniach światła.
Tabela przedstawia sposób konwersji konwencjonalnych lumenów na lumeny, które ludzkie oko może naprawdę dostrzec. Dzięki znacznie zwiększonej wydajności oświetlenie LED zapewnia lepszą widoczność przy mniejszym zużyciu energii.
3. Pomiar lamp LED obejmuje pełną oprawę i układ zasilający, natomiast pomiar strumienia świetlnego dla lamp konwencjonalnych uwzględnia tylko samo źródło światła.
W temperaturze pokojowej jedynym czynnikiem branym pod uwagę jest wydajność konwencjonalnych lamp wyładowczych sodowych, rtęciowych i metalohalogenkowych. W tej metodzie nie uwzględnia się wpływu gniazda, w którym lampa jest zamontowana. Wysokoprężne lampy sodowe i niektóre rodzaje oświetlenia LED mogą być bardzo wydajne (na przykład do 100 lumenów na wat). Jednak sam współczynnik efektywności energetycznej nie odzwierciedla faktycznej ilości światła, jaką źródło światła faktycznie dostarcza do danego zastosowania.
Wydajność oświetlenia należy oceniać w stosunku do lampy w oprawie. Zamiast mierzyć ilość lumenów emitowanych przez lampę, należy mierzyć lumeny, które osiągają ostateczny cel. Taki pomiar wydajności oświetlenia nigdy nie dorówna lumenom wytwarzanym przez źródło oświetlenia. Rzeczy, które mają wpływ na oświetlenie umieszczone w oprawie, powodują niższą wydajność:
Tradycyjne światła emitują światło we wszystkich kierunkach, co jest znane jako światło uwięzione. Te źródła światła wymagają wystarczającej liczby luster w oprawach, które odbijają jak najwięcej światła i skupiają je na zamierzonym celu. Jednak wszystkich wiązek światła nie można skutecznie przekierować.
- Soczewki ochronne: oprawy oświetleniowe są zwykle wyposażone w soczewki, które oprócz pełnienia funkcji ochronnych pomagają również w skupianiu wiązek światła na zamierzonym celu. Część strumienia świetlnego jest tracona, ponieważ materiały użyte do produkcji soczewek nie mają 100-procentowej przepuszczalności światła.
- Temperatura robocza - W przypadku wahań temperatury spada wydajność kilku źródeł światła. Przy 25 stopniach mierzona jest wydajność źródła. Jednakże, zwłaszcza w przypadku oświetlenia ulicznego, rzeczywista temperatura robocza znacznie różni się od temperatury testowej.
Źródło zasilania: Większość źródeł światła jest wyposażona w zasilacz, który może zmienić napięcie wejściowe na określone napięcie lampy. Uszkodzenia zasilacza mogą wahać się od 5 do 25 procent.
Kolejnym elementem, który wpływa na najwyższą wydajność oświetlenia i ma kluczowe znaczenie dla porównania oświetlenia LED z oświetleniem konwencjonalnym, jest spadek wydajności z upływem czasu. Tradycyjne źródła światła, w szczególności lampy metalohalogenkowe, charakteryzują się znaczną degradacją wydajności nawet po krótkim użytkowaniu:
Żywotność wysokoprężnych lamp sodowych wynosi 24 000 godzin, jednak tracą one ponad 30 procent pierwotnej wydajności. Lampy metalohalogenkowe mają żywotność 6,000–15,000 godzin i mają spadek wydajności do 50 procent . Przy żywotności 50 000–100 000 godzin wydajność oświetlenia LED spada o 30 procent po 50 000 godzinach użytkowania.
Z powyższego porównania jednoznacznie wynika, że oświetlenie LED zapewnia lepszą wydajność w znacznie dłuższym okresie czasu niż tradycyjne źródło światła, co pozwala znacznie opóźnić konieczność wymiany lub naprawy oświetlenia.
Studium przypadku: W stanie Wisconsin w Stanach Zjednoczonych wysokoprężne lampy sodowe używane na szkolnym parkingu zostały zastąpione żarówkami LED o mocy 8040 lumenów. Poprzednie oświetlenie zapewniało 19 000 lumenów. Mimo że obszar był oświetlony mniejszą ilością lumenów po modernizacji oświetlenia, klienci parkingu stwierdzili, że obszar ten był znacznie lepiej oświetlony.
W porównaniu z obszarem oświetlanym przez wysokoprężne lampy sodowe (19 000 lumenów), lewa strona parkingu ma oświetlenie LED (8040 lumenów), które zapewnia lepszą widoczność.
