Чому пряме порівняння люменів традиційного освітлення (натрій, ртуть, галоген металу) з люменами в каталозі світлодіодного освітлення не може дати точних результатів.
Кількість люменів, указану в каталогах продуктів, не можна використовувати для порівняння світлодіодного освітлення зі звичайним освітленням, оскільки кількість люменів, яку сприймає людське око, залежить від типу використовуваної технології освітлення. Це пояснюється трьома речами:
1. Світлодіодне освітлення забезпечує ширший спектр світла, ніж традиційні лампи, які мають більш обмежений спектр.
2. Різноманітність того, як людське око реагує на різні рівні світла, не враховується звичайними методами розрахунку значення світлового потоку.
3. Вимірювання світлодіодних ліхтарів включає повне освітлення та систему живлення, тоді як вимірювання світлового потоку для звичайних ламп враховує лише джерело світла.
1. Світлодіодне освітлення забезпечує ширший спектр світла, ніж традиційні лампи, які мають більш обмежений спектр.
Традиційний підхід до оцінки вихідної світлової потужності лампи не враховує відбиття світла від об’єктів. Але насправді в залежності від кольору поверхні речі відбивають світло по-різному. Наприклад, якщо для освітлення зеленого предмета використовується жовте світло, весь промінь світла буде поглинатися поверхнею об’єкта, надаючи предмету темний вигляд. Коли зелений об'єкт з таким типом підсвічування поміщається на чорну поверхню, він стає абсолютно непомітним. Насправді світло, що відбивається від реальних речей, створює дещо інший ефект. Наприклад, трава здається зеленою, але насправді містить різноманітні пігменти (наприклад, хлорофіл, каротиноїди, ксантофіли тощо), тому при освітленні жовтим світлом вона відбиватиме частину світлових променів і виглядатиме сірою.
Оскільки натрієві лампи, які використовуються для вуличного освітлення, мають обмежений спектр світла, вони повинні забезпечити багато світла, щоб забезпечити належну видимість. Подібно до сонячного спектру, світлодіодне освітлення має широкий спектр світла. У результаті відмінності кольорів об’єктів стають більш чіткими, покращуючи контраст і покращуючи видимість у певному просторі. Тому світлодіодне освітлення споживає набагато менше люменів, забезпечуючи покращену оптичну чіткість.
2. Різноманітність того, як людське око реагує на різні рівні світла, не враховується звичайними методами розрахунку значення світлового потоку.
Палички та колбочки є двома основними категоріями фоторецепторів у наших очах. Колбочки здатні сприймати колір (іноді їх називають «фотопічним зором»), чутливі до яскравого світла та нормально функціонують протягом дня. Тим не менш, палички реагують на світлові подразники за складних обставин (при невеликому освітленні). Це називається скотопічним зором (коли людина сприймає безбарвне середовище, оскільки колбочки, які сприймають колір, сплять під час нічного бачення).
Лише фотопічний зір вимірюється фотометрами, які використовуються для визначення інтенсивності світла. Однак у реальних ситуаціях для обробки світла використовуватимуться палички та колбочки (також відомі як «мезопічне бачення»). Співвідношення S/P є корисним у цій ситуації, оскільки воно дає змогу перетворювати звичайні люмени в люмени, які дійсно бачить людське око.
Відношення синьо-зеленого до зелено-жовтого відтінку світла називається S/P. Більше значення співвідношення та покращена видимість створюються завдяки більшій частці синьо-зелених кольорів. Джерела світла з вищим співвідношенням S/P покращують зір при меншій інтенсивності світла.
У таблиці показано, як перетворити звичайні люмени в люмени, які справді може сприймати людське око. Завдяки значно підвищеній ефективності світлодіодне освітлення забезпечує покращену видимість, споживаючи менше енергії.
3. Вимірювання світлодіодних ліхтарів включає повне освітлення та систему живлення, тоді як вимірювання світлового потоку для звичайних ламп враховує лише саме джерело світла.
За кімнатної температури ефективність звичайних натрієвих, ртутних і металогалогенних газорозрядних ламп є єдиним фактором, який розглядається. У цьому методі не враховується вплив патрона, в який вмонтовано лампу. Натрієві лампи високого тиску та деякі види світлодіодного освітлення можуть бути високоефективними (наприклад, до 100 люменів на ват). Однак сам по собі коефіцієнт енергоефективності не відображає фактичної кількості світла, яке джерело світла фактично забезпечує для певного використання.
Ефективність освітлення слід оцінювати по відношенню до лампи в світильнику. Замість вимірювання люменів, що випромінюються світлом, слід вимірювати люмени, які досягають кінцевої мети. Таке вимірювання ефективності освітлення ніколи не буде відповідати люменам, виробленим джерелом освітлення. Фактори, які впливають на освітлення світильника, є причиною нижчої ефективності:
Традиційні ліхтарі випромінюють світло в усіх напрямках, яке називається захопленим світлом. Для цих джерел освітлення потрібна достатня кількість дзеркал у розетках, які відбивають якомога більше світла та фокусують його на призначеній цілі. Однак неможливо ефективно перенаправити всі світлові промені.
- Захисні лінзи: світильники зазвичай мають лінзи, які, окрім захисної мети, також допомагають фокусувати світлові промені на призначеній цілі. Частина світлового потоку втрачається, оскільки матеріали, які використовуються для виготовлення лінз, не мають 100-відсоткової світлопроникності.
- Робоча температура - у разі коливань температури продуктивність кількох джерел світла знижується. При 25 градусах вимірюється ефективність джерела. Однак, особливо для вуличного освітлення, фактична робоча температура сильно відрізняється від температури випробування.
Джерело живлення: більшість джерел світла мають джерело живлення, яке може змінити вхідну напругу на специфічну напругу лампи. Пошкодження джерела живлення може коливатися від 5 до 25 відсотків.
Ще одним елементом, який впливає на кінцеву ефективність освітлення та має вирішальне значення для порівняння світлодіодного освітлення зі звичайним освітленням, є погіршення продуктивності з часом. Традиційні джерела освітлення, зокрема металогалогенні лампи, характеризуються значним погіршенням продуктивності навіть після короткого використання:
Термін служби натрієвих ламп високого тиску становить 24 000 годин, однак вони втрачають понад 30 відсотків своєї початкової ефективності. Металогалогенні лампи мають термін служби 6,000–15,000 годин і мають втрату ефективності до 50 відсотків. Завдяки терміну служби 50 000–100 000 годин продуктивність світлодіодного освітлення знижується на 30 відсотків після 50 000 годин використання.
Вищезгадане порівняння однозначно демонструє, що світлодіодне освітлення забезпечує чудову продуктивність протягом значно довшого періоду часу, ніж традиційне джерело освітлення, що дозволяє значно відстрочити необхідність заміни або ремонту освітлення.
Приклад: у штаті Вісконсін у Сполучених Штатах натрієві ліхтарі високого тиску, які використовувалися на шкільній автостоянці, були замінені на світлодіодні лампи, які забезпечували 8040 люменів. Попереднє освітлення давало 19 000 люмен. Незважаючи на те, що територія була освітлена з меншою кількістю люменів після оновлення освітлення, клієнти автостоянки сказали, що територія була значно краще освітлена.
Порівняно з областю, освітленою натрієвими лампами високого тиску (19 000 люмен), ліва сторона стоянки має світлодіодне освітлення (8040 люмен), що забезпечує чудову видимість.
