Miért nem lehet pontos eredményt adni a hagyományos világítási lumenek (nátrium, higany, fémhalogenid) és a katalógusban a LED-es világításból származó lumenek közvetlen összehasonlítása.
A termékkatalógusokban szereplő lumenek száma nem használható a LED világítás és a hagyományos világítás összehasonlítására, mivel az emberi szem által érzékelt lumen mennyisége az alkalmazott világítási technológia típusától függ. Három dolog indokolja ezt:
1. A LED-es világítás szélesebb fényspektrumot biztosít, mint a hagyományos izzók, amelyek korlátozottabbak.
2. A lumenérték kiszámításának szokásos módszerei nem veszik figyelembe, hogy az emberi szem hogyan reagál a különböző fényszintekre.
3. A LED lámpák mérése magában foglalja a teljes lámpatestet és az áramellátó rendszert, míg a hagyományos lámpák fényáramának mérése csak a fényforrást veszi figyelembe.
1. A LED-es világítás szélesebb fényspektrumot biztosít, mint a hagyományos izzók, amelyek korlátozottabbak.
A lámpa kimenő fényteljesítményének becslésének hagyományos megközelítése nem engedi meg a tárgyakról való visszaverődést. Valójában azonban a felület színétől függően a dolgok különböző módon verik vissza a fényt. Például, ha sárga fénnyel világítanak meg egy zöld tárgyat, akkor a teljes fénysugarat elnyeli a tárgy felülete, így a dolog sötét megjelenést kölcsönöz. Ha egy ilyen megvilágítású zöld tárgyat fekete felületre helyezünk, az teljesen láthatatlanná válik. A valóságban egy kicsit más hatást eredményez a tényleges dolgokról visszaverődő fény. Például a fű zöldnek tűnik, de valójában sokféle pigmentet tartalmaz (például klorofillt, karotinoidokat, xantofilokat stb.), ezért sárga fénnyel megvilágítva a fénysugarak egy részét visszaveri, és szürkének tűnik.
Mivel az utcai világításhoz használt nátriumlámpák fényspektruma korlátozott, sok fényt kell biztosítaniuk a megfelelő láthatóság érdekében. A nap spektrumához hasonlóan a LED-es világításnak is széles a fénytartománya. Ennek eredményeként az objektumok színbeli különbségei jobban észrevehetők, javítva a kontrasztot és a láthatóságot egy adott térben. Ezért a LED-es világítás sokkal kevesebb lument használ, miközben jobb optikai tisztaságot biztosít.
2. A lumenérték kiszámításának szokásos módszerei nem veszik figyelembe, hogy az emberi szem hogyan reagál a különböző fényszintekre.
A rúd és a kúp a szemünkben található fotoreceptorok két elsődleges kategóriája. A kúpok képesek a színlátásra (néha "fényképlátásnak" is nevezik), érzékenyek az erős fényre, és normálisan működnek a nap folyamán. A rudak ennek ellenére reagálnak a fényingerekre kihívást jelentő körülmények között (kevés fény mellett). Ezt scotopikus látásnak nevezik (amikor egy személy színtelen környezetet észlel, mivel a színt észlelő kúpok alvó állapotban vannak az éjszakai látás során).
Csak a fotopikus látást mérik a fényintenzitás kimutatására használt fotométerek. Valós helyzetekben azonban rudakat és kúpokat (más néven "mezopos látást") használnak a fény feldolgozására. Az S/P arány hasznos ebben a helyzetben, mert lehetővé teszi a hagyományos lumenek átalakítását olyan lumenekké, amelyeket az emberi szem valóban lát.
A fény kék-zöld és zöld-sárga árnyalatának arányát S/P-nek nevezzük. Nagyobb arányértéket és jobb láthatóságot eredményez a kék-zöld színek nagyobb aránya. A magasabb S/P arányú fényforrások javítják a látást alacsonyabb fényintenzitás mellett.
A táblázat szemlélteti, hogyan lehet a hagyományos lumeneket olyan lumenekké alakítani, amelyeket az emberi szem valóban érzékel. Jelentősen megnövelt hatásfokának köszönhetően a LED-es világítás jobb láthatóságot biztosít, miközben kevesebb energiát fogyaszt.
3. A LED-lámpák mérése magában foglalja a teljes lámpatestet és az áramellátó rendszert, míg a hagyományos lámpák fényáramának mérése csak magát a fényforrást veszi figyelembe.
Szobahőmérsékleten a hagyományos nátrium-, higany- és fémhalogén kisülőlámpák hatásfoka az egyetlen szempont. Ebben a módszerben nem veszik figyelembe annak a foglalatnak a hatását, amelybe a lámpát szerelték. A nagynyomású nátriumlámpák és bizonyos típusú LED-es világítás rendkívül hatékonyak lehetnek (például akár 100 lumen/watton). Az energiahatékonysági arány azonban önmagában nem tükrözi azt a tényleges fénymennyiséget, amelyet egy fényforrás adott felhasználáshoz ténylegesen biztosít.
A világítás hatékonyságát a lámpatestben lévő lámpához viszonyítva kell értékelni. A fény által kibocsátott lumen mérése helyett a végső célt elérő lumeneket kell mérni. A világítási hatékonyság ilyen mérése soha nem fog megegyezni a fényforrás által termelt lumenekkel. A gyengébb hatásfokot a lámpatestbe helyezett megvilágítást befolyásoló tényezők okozzák:
A hagyományos lámpák minden irányba fényt bocsátanak ki, amit csapdás fénynek neveznek. Ezeknek a fényforrásoknak elegendő tükörre van szükségük a foglalatokban, amelyek a lehető legtöbb fényt tükrözik, és a kívánt célpontra fókuszálják. Az összes fénysugarat azonban nem lehet hatékonyan átirányítani.
- Védőlencsék: A lámpatestek jellemzően olyan lencsékkel rendelkeznek, amelyek amellett, hogy védelmi célt szolgálnak, segítik a fénysugarak fókuszálását is a céltárgyra. A fénykibocsátás egy része elvész, mert a lencsék gyártásához használt anyagok nem rendelkeznek 100 százalékos fényáteresztő képességgel.
- Üzemi hőmérséklet - Hőmérséklet-ingadozás esetén több fényforrás teljesítménye csökken. 25 fokon mérik a forrás hatékonyságát. Azonban különösen az utcai világításnál a tényleges üzemi hőmérséklet nagymértékben eltér a teszthőmérséklettől.
Áramforrás: A legtöbb fényforrás olyan tápegységgel rendelkezik, amely képes a bemeneti feszültséget a lámpa specifikus feszültségére változtatni. A tápegység károsodása 5 százalék és 25 százalék között változhat.
Egy további tényező, amely befolyásolja a világítás végső teljesítményét, és kulcsfontosságú a LED-világítás és a hagyományos világítás összehasonlításához, a teljesítmény időbeli romlása. A hagyományos fényforrásokat, különösen a fémhalogén lámpákat, még rövid használat után is jelentős teljesítményromlás jellemzi:
A nagynyomású nátriumlámpák élettartama 24 000 óra, azonban eredeti hatékonyságuk több mint 30 százalékát veszítik. A fémhalogén lámpák élettartama 6,000–15,000 óra, hatékonyságcsökkenésük pedig akár 50 százalék is lehet. A 50 000–100 000 órás élettartamú LED-világítás 30 százalékkal csökkenti a termelékenységet 50 000 óra használat után.
A fent említett összehasonlítás egyértelműen bizonyítja, hogy a LED-es világítás lényegesen hosszabb időn keresztül nyújt kiváló teljesítményt, mint a hagyományos világítási források, így jelentősen késleltethető a világítás cseréje vagy javítása.
Esettanulmány: Az Egyesült Államokban, Wisconsin államban az iskolai parkolóban használt nagynyomású nátriumlámpákat 8040 lumen fényerejű LED izzókra cserélték. Az előző világítás 19 000 lumen fényerőt biztosított. Annak ellenére, hogy a világítás korszerűsítése után a területet kevesebb fényerővel világították meg, a parkoló ügyfelei szerint a terület lényegesen jobban megvilágított.
A nagynyomású nátriumlámpákkal (19 000 lumen) megvilágított területhez képest a parkoló bal oldala LED-világítással (8040 lumen) található, amely kiváló kilátást biztosít.
