فناوری LED در مقابل نورپردازی سنتی

چرا مقایسه مستقیم لومن‌های روشنایی سنتی (سدیم، جیوه، متال هالید) با لومن‌های کاتالوگ نور LED نمی‌تواند یافته‌های دقیقی را ایجاد کند.

تعداد لومن های ذکر شده در کاتالوگ محصولات را نمی توان برای مقایسه روشنایی LED با روشنایی معمولی استفاده کرد زیرا میزان لومنی که چشم انسان درک می کند به نوع فناوری روشنایی مورد استفاده بستگی دارد. سه چیز دلیل این امر است:
1. نورپردازی LED طیف وسیع تری از نور را نسبت به لامپ های سنتی که لامپ محدودتری دارند ارائه می دهد.

2. تنوع در نحوه واکنش چشم انسان به سطوح مختلف نور توسط روش های معمول برای محاسبه مقدار لومن در نظر گرفته نمی شود.
3. اندازه‌گیری چراغ‌های LED شامل تجهیزات کامل و سیستم منبع تغذیه است، در حالی که اندازه‌گیری شار نور برای لامپ‌های معمولی فقط منبع نور را در نظر می‌گیرد.

1. نورپردازی LED طیف وسیع تری از نور را نسبت به لامپ های سنتی که لامپ محدودتری دارند ارائه می دهد.

رویکرد مرسوم برای تخمین قدرت نور خروجی یک لامپ، هیچ اجازه ای برای بازتاب نور از اجسام نمی دهد. اما در واقع، بسته به رنگ سطح، اشیا نور را به روش های مختلف منعکس می کنند. به عنوان مثال، اگر از نور زرد برای روشن کردن یک مورد سبز استفاده شود، کل پرتو نور توسط سطح جسم جذب می شود و ظاهری تاریک به آن می بخشد. هنگامی که یک جسم سبز رنگ با این نوع روشنایی روی یک سطح سیاه قرار می گیرد، کاملاً نامرئی می شود. در حقیقت، اندکی اثر متفاوت از بازتاب نور از چیزهای واقعی حاصل می شود. به عنوان مثال، چمن سبز به نظر می رسد اما واقعاً شامل انواع رنگدانه ها (مانند کلروفیل، کاروتنوئیدها، زانتوفیل ها و غیره) است، بنابراین هنگامی که با نور زرد روشن می شود، بخشی از پرتوهای نور را منعکس می کند و خاکستری به نظر می رسد.

از آنجایی که لامپ های سدیمی که برای روشنایی خیابان ها استفاده می شوند طیف نوری محدودی دارند، برای اطمینان از دید کافی باید نور زیادی را ارائه کنند. مشابه با طیف خورشید، نورپردازی LED دارای طیف وسیعی از نور است. در نتیجه، تفاوت رنگ اشیاء مشخص تر است و کنتراست را بهبود می بخشد و دید را در یک فضای معین بهبود می بخشد. بنابراین، روشنایی LED از لومن بسیار کمتری استفاده می کند و در عین حال وضوح نوری بهبود یافته ای را ارائه می دهد.

2. تنوع در نحوه واکنش چشم انسان به سطوح مختلف نور توسط روش های معمول برای محاسبه مقدار لومن در نظر گرفته نمی شود.

میله ها و مخروط ها دو دسته اصلی گیرنده های نوری هستند که در چشم ما یافت می شوند. مخروط ها قادر به دید رنگی هستند (گاهی اوقات به عنوان "دید فتوپیک" شناخته می شود)، به نور روشن حساس هستند و در طول روز به طور معمول عمل می کنند. با این وجود میله ها تحت شرایط چالش برانگیز (با نور کم) به محرک های نور پاسخ می دهند. این به عنوان دید اسکوپیک (زمانی که یک فرد محیطی بی رنگ را درک می کند، زیرا مخروط هایی که رنگ را تشخیص می دهند در دید در شب خاموش هستند) نامیده می شود.

فقط دید فتوپیک توسط نورسنج هایی که برای تشخیص شدت نور استفاده می شود اندازه گیری می شود. با این حال، در موقعیت های دنیای واقعی، میله ها و مخروط ها (همچنین به عنوان "دید مزوپیک" شناخته می شود) برای پردازش نور استفاده می شود. نسبت S/P در این شرایط مفید است زیرا امکان تبدیل لومن های معمولی را به لومن هایی که واقعاً توسط چشم انسان دیده می شود را ممکن می کند.

نسبت رنگ آبی-سبز به سبز-زرد نور را S/P می نامند. مقدار نسبت بیشتر و دید بهبود یافته هر دو توسط نسبت بیشتری از رنگ‌های سبز آبی ایجاد می‌شوند. منابع نوری با نسبت S/P بالاتر بینایی را در شدت نور کمتر بهبود می بخشد.

جدول نحوه تبدیل لومن های معمولی به لومن هایی را ارائه می دهد که چشم انسان واقعاً می تواند آن را درک کند. با توجه به کارایی قابل توجهی که دارد، نور ال ای دی دید بهتری را ارائه می دهد و در عین حال انرژی کمتری مصرف می کند.

3. اندازه‌گیری چراغ‌های LED شامل تجهیزات کامل و سیستم منبع تغذیه است، در حالی که اندازه‌گیری شار نور برای لامپ‌های معمولی فقط خود منبع نور را در نظر می‌گیرد.

در دمای اتاق، کارایی لامپ های تخلیه سدیم، جیوه و متال هالید معمولی تنها عاملی است که در نظر گرفته می شود. اثر سوکتی که لامپ در آن نصب شده است در این روش در نظر گرفته نمی شود. لامپ های سدیم فشار بالا و برخی از انواع روشنایی LED ممکن است بسیار کارآمد باشند (مثلاً تا 100 لومن در هر وات). با این حال، نسبت بهره وری انرژی به خودی خود مقدار واقعی نوری را که یک منبع نور در واقع برای یک استفاده خاص ارائه می کند، منعکس نمی کند.

کارایی روشنایی باید در رابطه با لامپ موجود در فیکسچر ارزیابی شود. به جای اندازه گیری لومن خروجی توسط یک نور، باید لومن هایی را که به هدف نهایی می رسند اندازه گیری کرد. چنین اندازه گیری بازده روشنایی هرگز با لومن های تولید شده توسط منبع روشنایی مطابقت نخواهد داشت. مواردی که بر روی روشنایی قرار داده شده در فیکسچر تأثیر می‌گذارند، باعث بازده ضعیف‌تر می‌شوند:
چراغ های سنتی نور را در همه جهات ساطع می کنند که به نور به دام افتاده معروف است. این منابع روشنایی به آینه های کافی در سوکت ها نیاز دارند که برای بازتاب حداکثر نور و تمرکز آن بر روی هدف مورد نظر ساخته شده باشند. با این حال، همه پرتوهای نور را نمی توان به طور موثر هدایت کرد.
- لنزهای محافظ: لامپ ها معمولاً دارای لنزهایی هستند که علاوه بر هدف حفاظتی، به تمرکز پرتوهای نور بر روی هدف مورد نظر نیز کمک می کنند. بخشی از نور خروجی از بین می رود زیرا مواد مورد استفاده برای ساخت عدسی ها 100 درصد نفوذپذیری نور ندارند.
- دمای عملیاتی - در صورت نوسانات دما، عملکرد چندین منبع نور کاهش می یابد. در 25 درجه، کارایی منبع اندازه گیری می شود. با این حال، به ویژه برای روشنایی خیابان، دمای عملیاتی واقعی با دمای آزمایش تفاوت زیادی دارد.
منبع تغذیه: اکثر منابع نور دارای منبع تغذیه هستند که می تواند ولتاژ ورودی را به ولتاژ خاص لامپ تغییر دهد. آسیب منبع تغذیه ممکن است از 5 درصد تا 25 درصد متغیر باشد.

عنصر دیگری که بر عملکرد نهایی نور تاثیر می گذارد و برای مقایسه نور LED با نورپردازی معمولی بسیار مهم است، کاهش عملکرد در طول زمان است. منابع روشنایی سنتی، به ویژه لامپ های متال هالید، با کاهش قابل توجه عملکرد حتی پس از استفاده کوتاه مشخص می شوند:

عمر مفید چراغ های سدیم فشار قوی 24 000 ساعت است، اما بیش از 30 درصد کارایی اولیه خود را از دست می دهند. لامپ های متال هالید دارای عمر مفید 6،{3}}–15،000 ساعت بوده و تا 50 درصد کاهش کارایی دارند. با عمر مفید 50 000–100 000 ساعت، روشنایی LED پس از 50 000 ساعت استفاده، 30 درصد کاهش بهره‌وری را تجربه می‌کند.

مقایسه فوق به صراحت نشان می دهد که نورپردازی LED عملکرد برتر را در مدت زمان قابل توجهی نسبت به منبع روشنایی سنتی ارائه می دهد و به فرد امکان می دهد نیاز به تعویض یا تعمیر روشنایی را تا حد زیادی به تاخیر بیندازد.

مطالعه موردی: در ایالت ویسکانسین در ایالات متحده، لامپ های سدیم فشار قوی که در پارکینگ مدرسه استفاده می شد با لامپ های LED که 8040 لومن ارائه می کردند جایگزین شدند. روشنایی قبلی 19 000 لومن ارائه می‌کرد. حتی با وجود اینکه پس از ارتقاء روشنایی، این منطقه با لومن کمتری روشن شد، مشتریان پارک خودرو گفتند که این منطقه به میزان قابل توجهی روشن‌تر است.
در مقایسه با منطقه ای که توسط لامپ های سدیم فشار بالا (19 000 لومن) روشن می شود، سمت چپ پارکینگ دارای نور LED (8040 لومن) است که دید عالی را ارائه می دهد.