Hvorfor direkte sammenligning af traditionelle belysningslumener (natrium, kviksølv, metalhalogenid) med kataloglumener fra LED-belysning ikke kan give nøjagtige resultater.
Antallet af lumen, der er opført i produktkataloger, kan ikke bruges til at sammenligne LED-belysning med konventionel belysning, da mængden af lumen, som det menneskelige øje opfatter, afhænger af den anvendte belysningsteknologi. Tre ting forklarer dette:
1. LED-belysning giver et bredere lysspektrum end traditionelle pærer, som har et mere begrænset lys.
2. Variationen i, hvordan det menneskelige øje reagerer på forskellige lysniveauer, tages ikke i betragtning ved de sædvanlige metoder til beregning af lumenværdi.
3. Målingen af LED-lys inkluderer hele armaturet og strømforsyningssystem, hvorimod målingen af lysstrøm for konventionelle lamper kun tager lyskilden i betragtning.
1. LED-belysning giver et bredere lysspektrum end traditionelle pærer, som har et mere begrænset lys.
Den konventionelle tilgang til at estimere en lampes udgangslyseffekt tager ikke højde for lysreflektion fra genstande. Men faktisk, afhængigt af overfladens farve, reflekterer ting lyset på forskellige måder. For eksempel, hvis et gult lys bruges til at belyse en grøn genstand, vil hele lysstrålen blive absorberet af objektets overflade, hvilket giver tingen et mørkt udseende. Når en grøn genstand med denne type belysning placeres på en sort overflade, bliver den helt usynlig. I virkeligheden resulterer en lille smule anderledes effekt af lys, der reflekteres fra de faktiske ting. For eksempel virker græs grønt, men indeholder virkelig en række pigmenter (såsom klorofyl, carotenoider, xanthophyller osv.), og derfor vil det, når det oplyses af gult lys, reflektere en del af lysstrålerne og fremstå gråt.
Da natriumlamper, der bruges til gadebelysning, har et begrænset lysspektrum, skal de give en masse lys for at sikre tilstrækkelig synlighed. I lighed med solens spektrum har LED-belysning en bred vifte af lys. Som et resultat er forskellene i objektets farve mere tydelige, hvilket forbedrer kontrasten og forbedrer synlighed i et givet rum. Derfor bruger LED-belysning langt mindre lumen, samtidig med at den giver forbedret optisk klarhed.
2. Variationen i, hvordan det menneskelige øje reagerer på forskellige lysniveauer, tages ikke i betragtning ved de sædvanlige metoder til beregning af lumenværdi.
Stænger og kegler er de to primære kategorier af fotoreceptorer, der findes i vores øjne. Kegler er i stand til farvesyn (nogle gange omtalt som "fotopisk syn"), er følsomme over for stærkt lys og fungerer normalt i løbet af dagen. Stænger reagerer ikke desto mindre på lysstimuli under udfordrende omstændigheder (med lidt lys). Dette omtales som scotopisk syn (når en person opfatter et farveløst miljø, fordi keglerne, der registrerer farve, er i dvale under nattesyn).
Kun fotopisk syn måles af fotometre, der bruges til at detektere lysintensiteten. Men i virkelige situationer vil stænger og kegler (også kendt som "mesopisk syn") blive brugt til at behandle lys. S/P-forholdet er nyttigt i denne situation, fordi det muliggør konvertering af konventionelle lumen til lumen, der virkelig ses af det menneskelige øje.
Forholdet mellem et lyss blå-grønne og grøn-gule nuance kaldes S/P. En større forholdsværdi og forbedret synlighed frembringes begge af en større andel af blå-grønne farver. Lyskilder med højere S/P-forhold forbedrer synet ved lavere lysintensiteter.
Tabellen giver en illustration af, hvordan man konverterer konventionelle lumen til lumen, som det menneskelige øje virkelig kan opfatte. På grund af dens væsentligt øgede effektivitet giver LED-belysning forbedret synlighed, mens den bruger mindre energi.
3. Målingen af LED-lys inkluderer hele armaturet og strømforsyningssystemet, hvorimod målingen af lysstrøm for konventionelle lamper kun tager lyskilden i sig selv.
Ved stuetemperatur er effektiviteten af konventionelle natrium-, kviksølv- og metalhalogenid-udladningslamper den eneste faktor, der tages i betragtning. Effekten af den fatning, som lampen er monteret i, tages ikke i betragtning ved denne metode. Højtryksnatriumlamper og nogle typer LED-belysning kan være yderst effektive (f.eks. op til 100 lumen pr. watt). Energieffektivitetsforholdet i sig selv afspejler dog ikke den faktiske mængde lys, som en lyskilde faktisk giver til en given anvendelse.
Effektiviteten af belysningen bør vurderes i forhold til lampen i armaturet. I stedet for at måle lumen output af et lys, bør man måle lumen, der når et endeligt mål. En sådan måling af lyseffektivitet vil aldrig matche de lumen, der produceres af belysningskilden. De ting, der har indflydelse på belysningen i armaturet, er det, der forårsager den dårligere effektivitet:
Traditionelt lys udsender lys i alle retninger, hvilket er kendt som fanget lys. Disse lyskilder kræver tilstrækkelige spejle i stikkontakter, der er lavet til at reflektere så meget lys som muligt og fokusere det på det tilsigtede mål. Alle lysstrålerne kan dog ikke omdirigeres effektivt.
- Beskyttende linser: Armaturer har typisk linser, der ud over at tjene et beskyttende formål også hjælper med at fokusere lysstråler på det tilsigtede mål. En del af lysoutputtet går tabt, fordi de materialer, der bruges til at fremstille linser, ikke har 100 procent lysgennemtrængelighed.
- Driftstemperatur - I tilfælde af temperatursvingninger forringes ydeevnen af flere lyskilder. Ved 25 grader måles kildeeffektiviteten. Men især for gadebelysning afviger den faktiske driftstemperatur meget fra testtemperaturen.
Strømkilde: De fleste lyskilder har strømforsyning, der kan ændre indgangsspændingen til lampens specifikke spænding. Skader på strømforsyningen kan variere fra 5 procent til 25 procent.
Et yderligere element, der påvirker belysningens ultimative ydeevne og er afgørende for at sammenligne LED-belysning med konventionel belysning, er ydelsesforringelse over tid. Traditionelle lyskilder, især metalhalogenlamper, er kendetegnet ved en betydelig forringelse af ydeevnen selv efter kort brug:
Levetiden for højtryksnatriumlamper er 24 000 timer, men de mister mere end 30 procent af deres oprindelige effektivitet. Metalhalogenlamper har en levetid på 6,000–15,000 timer og har et effektivitetstab på op til 50 procent. Med en levetid på 50 000–100 000 timer lider LED-belysning under en produktivitetsreduktion på 30 procent efter 50 000 timers brug.
Den førnævnte sammenligning viser utvetydigt, at LED-belysning giver overlegen ydeevne over en betydelig længere tid end en traditionel belysningskilde, hvilket gør det muligt i høj grad at forsinke behovet for at udskifte eller reparere belysningen.
Casestudie: I staten Wisconsin i USA blev højtryksnatriumlys, der blev brugt på skolens parkeringsplads, udskiftet med LED-pærer, der gav 8040 lumen. Den tidligere belysning gav 19 000 lumen. Selvom området blev oplyst med færre lumen efter belysningsopgraderingen, sagde parkeringskunder, at området var betydeligt bedre oplyst.
Sammenlignet med området, der er oplyst af højtryksnatriumlamper (19 000 lumen), har venstre side af parkeringspladsen LED-belysning (8040 lumen), som giver overlegen synlighed.
