Hvorfor direkte sammenligning av tradisjonell belysningslumen (natrium, kvikksølv, metallhalogen) med kataloglumen fra LED-belysning ikke kan gi nøyaktige funn.
Antall lumen oppført i produktkataloger kan ikke brukes til å sammenligne LED-belysning med konvensjonell belysning siden mengden lumen som det menneskelige øyet oppfatter, avhenger av typen lysteknologi som brukes. Tre ting forklarer dette:
1. LED-belysning gir et bredere lysspekter enn tradisjonelle pærer, som har et mer begrenset lys.
2. Variasjonen i hvordan det menneskelige øyet reagerer på ulike nivåer av lys er ikke tatt i betraktning av de vanlige metodene for å beregne lumenverdi.
3. Målingen av LED-lys inkluderer hele armaturet og strømforsyningssystemet, mens målingen av lysstrøm for konvensjonelle lamper kun tar hensyn til lyskilden.
1. LED-belysning gir et bredere lysspekter enn tradisjonelle pærer, som har et mer begrenset lys.
Den konvensjonelle tilnærmingen til å estimere en lampes utgangslyseffekt tar ikke hensyn til lysrefleksjon fra objekter. Men faktisk, avhengig av fargen på overflaten, reflekterer ting lys på forskjellige måter. For eksempel, hvis et gult lys brukes til å lyse opp en grønn gjenstand, vil hele lysstrålen bli absorbert av overflaten til objektet, noe som gir tingen et mørkt utseende. Når en grønn gjenstand med denne typen belysning plasseres på en svart overflate, blir den helt usynlig. I virkeligheten resulterer en litt annen effekt fra lys som reflekteres av de faktiske tingene. For eksempel virker gress grønt, men inneholder virkelig en rekke pigmenter (som klorofyll, karotenoider, xantofyller, etc.), og derfor vil det reflektere en del av lysstrålene når det blir opplyst av gult lys og virke grått.
Siden natriumlamper som brukes til gatebelysning har et begrenset lysspekter, må de gi mye lys for å sikre tilstrekkelig synlighet. I likhet med solens spektrum har LED-belysning et bredt lysspekter. Som et resultat er objektfargeforskjellene mer tydelige, noe som forbedrer kontrasten og forbedrer synligheten i et gitt rom. Derfor bruker LED-belysning langt mindre lumen samtidig som den gir forbedret optisk klarhet.
2. Variasjonen i hvordan det menneskelige øyet reagerer på ulike nivåer av lys er ikke tatt i betraktning av de vanlige metodene for å beregne lumenverdi.
Staver og kjegler er de to primære kategoriene av fotoreseptorer som finnes i øynene våre. Kjegler er i stand til fargesyn (noen ganger referert til som "fotopisk syn"), er følsomme for sterkt lys og fungerer normalt i løpet av dagen. Stenger reagerer likevel på lysstimuli under utfordrende omstendigheter (med lite lys). Dette omtales som scotopisk syn (når en person oppfatter et fargeløst miljø fordi kjeglene som oppdager farge er i dvale under nattsyn).
Bare fotopisk syn måles av fotometre som brukes til å oppdage lysintensiteten. I virkelige situasjoner vil imidlertid stenger og kjegler (også kjent som "mesopisk syn") brukes til å behandle lys. S/P-forholdet er nyttig i denne situasjonen fordi det muliggjør konvertering av konvensjonelle lumen til lumen som virkelig ses av det menneskelige øyet.
Forholdet mellom lysets blågrønne og grønngule fargetone kalles S/P. En større forholdsverdi og forbedret synlighet produseres begge av en større andel blågrønne farger. Lyskilder med høyere S/P-forhold forbedrer synet ved lavere lysintensitet.
Tabellen gir en illustrasjon av hvordan man konverterer konvensjonelle lumen til lumen som det menneskelige øye virkelig kan oppfatte. På grunn av dens betydelig økte effektivitet, gir LED-belysning økt synlighet samtidig som den bruker mindre energi.
3. Målingen av LED-lys inkluderer hele armaturet og strømforsyningssystemet, mens målingen av lysstrøm for konvensjonelle lamper kun tar hensyn til selve lyskilden.
Ved romtemperatur er effektiviteten til konvensjonelle natrium-, kvikksølv- og metallhalogenid-utladningslamper den eneste faktoren som vurderes. Effekten av stikkontakten som lampen er montert i vurderes ikke i denne metoden. Høytrykksnatriumlamper og enkelte typer LED-belysning kan være svært effektive (opptil 100 lumen per watt, for eksempel). Energieffektivitetsforholdet i seg selv reflekterer imidlertid ikke den faktiske mengden lys som en lyskilde faktisk gir for en gitt bruk.
Effektiviteten av belysning bør vurderes i forhold til lampen i armaturet. I stedet for å måle lumenutgang fra et lys, bør man måle lumen som når et endelig mål. En slik måling av lyseffektivitet vil aldri matche lumen som produseres av belysningskilden. Tingene som har innvirkning på belysningen i armaturet er det som forårsaker den dårligere effektiviteten:
Tradisjonelt lys sender ut lys i alle retninger, som er kjent som fanget lys. Disse lyskildene krever tilstrekkelig med speil i stikkontakter som er laget for å reflektere så mye lys som mulig og fokusere det på det tiltenkte målet. Alle lysstrålene kan imidlertid ikke omdirigeres effektivt.
- Beskyttende linser: Armaturer har vanligvis linser som, i tillegg til å tjene et beskyttende formål, også hjelper til med å fokusere lysstrålene på det tiltenkte målet. En del av lyseffekten går tapt fordi materialene som brukes til å lage linser ikke har 100 prosent lyspermeabilitet.
- Driftstemperatur - Ved temperatursvingninger reduseres ytelsen til flere lyskilder. Ved 25 grader måles kildeeffektiviteten. Men spesielt for gatebelysning avviker den faktiske driftstemperaturen sterkt fra testtemperaturen.
Strømkilde: De fleste lyskilder har strømforsyning som kan endre inngangsspenningen til lampens spesifikke spenning. Skaden på strømforsyningen kan variere fra 5 prosent til 25 prosent.
Et ytterligere element som påvirker belysningens ultimate ytelse og er avgjørende for å sammenligne LED-belysning med konvensjonell belysning, er ytelsesforringelse over tid. Tradisjonelle lyskilder, spesielt metallhalogenlamper, er preget av betydelig ytelsesforringelse selv etter kort bruk:
Levetiden til høytrykksnatriumlamper er 24 000 timer, men de mister mer enn 30 prosent av sin opprinnelige effektivitet. Metallhalogenlamper har en levetid på 6,000–15,000 timer og har et effektivitetstap på opptil 50 prosent . Med en levetid på 50 000–100 000 timer får LED-belysning en produktivitetsreduksjon på 30 prosent etter 50 000 timers bruk.
Den nevnte sammenligningen viser utvetydig at LED-belysning gir overlegen ytelse over en betydelig lengre tid enn en tradisjonell belysningskilde, noe som gjør at man i stor grad kan forsinke behovet for å erstatte eller reparere belysningen.
Kasusstudie: I staten Wisconsin i USA ble høytrykksnatriumlys som ble brukt på skolens parkeringsplass erstattet med LED-pærer som ga 8040 lumen. Den forrige belysningen ga 19 000 lumen. Selv om området ble opplyst med mindre lumen etter lysoppgraderingen, sa parkeringskunder at området var betydelig bedre opplyst.
Sammenlignet med området som er opplyst av høytrykksnatriumlamper (19 000 lumen), har venstre side av parkeringsplassen LED-belysning (8040 lumen), som gir overlegen synlighet.
