Каталог товаров
Выберите модификацию товара.
Изображение
Товар добавлен в корзину.
Изображение товара
Кол-во:
Стоимость: Р-
Итого:  Р-
Товар добавлен к сравнению.

Добавлен к сравнению.

Светодиодное освещение: разбираем все по полочкам!

11.01.2017

Оценка светового потока: насколько важен свет.

Световой поток – термин, косвенно характеризующий то, какое количество света излучается световым прибором, а также то, как именно прибор излучает и распределяет этот свет. Официальным термином для описания количества и распределения видимого света, излучаемого конкретным источником, является термин «фотометрические данные».

Как правило, производители светотехники заявляют основные фотометрические характеристики выпускаемой продукции в спецификациях или технических паспортах, где представляют таблицы и графики, описывающие мощность или яркость лампы или светового прибора, диаграммы распределения света в пространстве и данные об энерго-эффективности. Консультанты-светотехники и конструкторы используют эти данные для предварительной оценки возможностей светового оборудования и его пригодности для конкретной области применения. Часто производители светотехники представляют и более подробную информацию, необходимую для глубокого анализа, компьютерной визуализации, моделирования системы освещения здания и т. п.

Для оценки и сравнения традиционных световых приборов чаще всего используется понятие светового потока, измеряющегося в люменах. Люмен– это единица измерения всего воспринимаемого светового потока, испускаемого источником света. (Ниже мы приводим более подробное разъяснение того, что значит «весь воспринимаемый световой поток, испускаемый источником света».) В быту специалисты, занимающиеся освещением, покупатели и просто пользователи для оценки осветительного оборудования часто прибегают к термину «яркость». Это не только ошибочно, но и может ввести в заблуждение, особенно в отношении светодиодных световых приборов.

По ряду причин световой поток не является единственным параметром, характеризующим возможности осветительного прибора. Оценка возможностей светодиодных осветительных приборов с помощью светового потока может дать ложное представление о возможностях светодиодных световых приборов и их пригодности для конкретных областей применения.

Для оценки возможностей светодиодных осветительных приборов и сравнения их с традиционными источниками света вместо понятия «световой поток» лучше использовать термин «полезный свет». Параметром для измерения полезного света является освещенность. Освещенность характеризует интенсивность света, падающего на поверхность. Если площадь поверхности измеряется в квадратных футах, то единицей освещенности является фут-кандела. Если площадь измеряется в квадратных метрах, то единицей освещенности является люкс (лк).

Полезный свет характеризует количество света от осветительного прибора, которое достигает освещаемого участка. Это та часть светового потока осветительного прибора, которая эффективно направляется на рабочую поверхность без учета потерь света. В качестве рабочей поверхности может выступать любой участок объекта, который необходимо осветить: коридора, офисного помещения с компьютерами, кухонного стола или наружной стены пирамиды Майя в Гватемале. Потери света могут возникать по различным причинам: например, свет может частично загораживаться или рассеиваться корпусом светильника, излучаться в неправильном направлении, теряться в результате прохождения через светофильтры и линзы или из-за неправильной ориентации светового прибора, а также по другим причинам.

Какие сложности возникают с люменами?

Традиционное использование понятия «световой поток» для оценки и сравнения светодиодных световых приборов вызывает ряд проблем:

• Так как полное и точное определение того, что такое люмен и другие фотометрические термины является достаточно сложным, многие понимают их неправильно. Без правильного понимания того, что означают эти термины, невозможно точно оценить свойства светодиодных источников света.

• Использование светового потока для оценки воспринимаемой интенсивности источника света имеет ряд недостатков, которые усугубляются особенностями спектра излучения светодиодных источников света, особенно в области синего края спектра видимого света.

• Производители традиционных световых приборов часто указывают полный световой поток лампы, а не всего светового прибора. Так как в светодиодной осветительной арматуре невозможно отделить лампу от светильника, то для правильного сравнения светодиодных световых приборов с традиционными нужно использовать понятие «световой поток» только для светового прибора в целом.

• Светодиодные и традиционные световые приборы по-разному испытываются, вследствие чего и некоторые фотометрические данные для них указываются по-разному. Для правильного сравнения световых при боров необходимо учитывать эти различия.

• Полный световой поток светильника не учитывает потери света. Так как светодиодные световые приборы являются направленными и излучают белый или цветной свет без использования светофильтров, а также без дополнительной фокусировки и экранирования, то и потери света у них гораздо ниже, чем у традиционного оборудования. Светодиодные световые приборы доставляют большую часть излучаемого светового потока до освещаемой поверхности. Следовательно, светодиодные световые приборы с меньшим значением светового потока могут доставить такое же или большее количество полезного света в нужное место, чем традиционные осветительные приборы с большим значением светового потока в люменах.

Что называют Люмен?

При расчете светового потока происходит взвешивание света для различных длин волн с помощью кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Два источника света, имеющие одинаковые значения лучистого потока, но излучающие различные спектры в пределах кривой чувствительности глаза, будут иметь разные значения светового потока. Представим, например, два источника света с потоком излучения 1 Вт каждый. Один источник излучает синий свет на длине волны 480 нм, а второй – зеленый свет на длине волны 555 нм. Как показывает кривая относительной спектральной чувствительности глаза, синий свет будет выглядеть менее ярким, чем зеленый, несмотря на то что суммарная мощность каждого источника одинакова. Другими словами, зеленый свет дает больше люменов, чем синий, хотя оба источника света излучают одинаковое количество энергии.

17789174.rxky5tfeda.W665.jpg

Недостатки кривой относительной спектральной чувствительности глаза.

Хорошо известно, что кривая относительной спектральной чувствиительности глаза недооценивает воспринимаемую интенсивность света с длинами волн, лежащими на синем краю спектра видимого света. В течение многих лет было предложено большое количество модификаций кривой относительной спектральной чувствительности глаза, хотя ни одна из них не получила всемирного признания. Например, коррекция Джадда-Воса подстраивает кривую чувствительности глаза для более точного представления нормальной чувствительности человеческого глаза, особенно для синего цвета.

Коррекция Джадда-Воса не вносит больших изменений в стандартную кривую относительной спектральной чувствительности глаза и имеет небольшой эффект при сравнении традиционных источников света друг с другом. Но коррекция может иметь большой эффект при измерении светового потока, излучаемого светодиодными источниками света и при сравнении их с традиционными источниками света.

Традиционные источники света обычно излучают свет в широком диапазоне длин волн видимого света. Спектр излучения ламп накаливания обычно перекрывает весь диапазон длин волн видимого света. Люминесцентные источники света имеют спектры излучения с пиками, характеризующиеся интенсивным излучением в узких диапазонах длин волн и меньшей интенсивностью в остальной части спектра. Это связано с наличием спектральных линий ртути, которая отсутствует в светодиодах.

Одноцветные светодиоды обычно излучают свет в одном узком диапазоне длин волн, что усугубляет недостатки кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Например, вычисленное значение светового потока для синего светодиода с пиком на длине волны около 460 нм не учитывает значительную часть видимого света, испускаемого светодиодом.

Фактически недостатки кривой чувствительности глаза могут привести к получению заниженных значений воспринимаемого светового потока, излучаемого светодиодными источниками света, особенно для синих светодиодов. Воспринимаемая интенсивность светодиодных световых приборов может быть больше, а в некоторых случаях – намного больше той, которая для них указывается.

Относительное и абсолютное фотометрирование и КПД светового прибора.

Несмотря на все недостатки использования понятия «световой поток» для точной оценки воспринимаемой интенсивности некоторых светодиодных источников света, оно широко применяется в светотехнической

промышленности. При проведении сравнительного анализа средств освещения часто приходится сравнивать указываемый производителем световой поток светодиодных световых приборов с указанным световым потоком традиционной светотехники. Для выполнения правильных сравнений необходимо понять различия в методах получения и представления фотометрических данных для традиционных и светодиодных световых приборов. Учитывая эти различия, можно избежать ошибок при интерпретировании и сравнении фотометрических данных для традиционного и светодиодного оборудования.

Традиционные осветительные приборы испытываются методом относительного фотометрирования, при котором светильники и установленные в нихлампы испытываются по отдельности. Испытания ламп и испытания светильников настолько отличаются друг от друга, что фотометрирование ламп и фотометрирование светильников являются разными инженерными специальностями с собственными стандартами и методиками. Полный световой поток и цветность (цвет) ламп, используемых в светильниках, обычно измеряются с использованием фотометрических шаров, а распределение силы света и коэффициент полезного действия (КПД) светильников –с помощью гониофотометров, которые также позволяют измерять световой поток.

При относительном фотометрировании световой поток ламп, используемых в светильниках, используется в качестве эталона, при этом световой поток светильника измеряется относительно этого эталона. Определенная часть светового потока, излучаемого лампами светильника, загораживается или поглощается корпусом светильника, поэтому полный световой поток светильника всегда выражается в процентах от общего светового потока ламп. Эти проценты и составляют КПД светового прибора.

Так как светодиоды обычно неотделимы от световых приборов, в которых они используются в качестве источников света, относительное фотометрирование непригодно для измерения светового потока этих приборов. Для испытаний светодиодных световых приборов используется абсолютное фотометрирование.

При абсолютном фотометрировании измеряется только световой поток светильника, а не установленных в нем ламп, так как измерение характеристик светодиодов отдельно от светильника является невозможным и бессмысленным. Следовательно, и понятие КПД светового прибора, представляющего собой отношение светового потока светильника к световому потоку его ламп, применительно к светодиодному оборудованию не имеет смысла. Другими словами, КПД светодиодных световых приборов, в которых светодиоды являются неотделимыми компонентами, всегда равен 100%.

Светотехнические консультанты и разработчики систем освещения иногда ошибочно сравнивают полный световой поток ламп традиционного светильника с полным световым потоком светодиодных световых приборов. Для правильного сравнения необходимо уменьшить измеренное количество люменов лампы, умножив его на КПД светильника. Это уменьшение светового потока обычно учитывается в таблицах зонального распределения светового потока.

Линзы, светофильтры, экраны и другие источники потерь.

Количество света, создаваемого световым прибором на рабочей поверхности, зависит не только от светового потока самого прибора, но и от ряда других факторов. К ним относятся размещение прибора в пространстве, расстояние до освещаемой поверхности и потери света в результате фокусировки, фильтрации, экранирования и других вспомогательных приемов, используемых для направления или видоизменения излучения источника света.

Светодиодные источники света изначально являются направленными, и это минимизирует потери, связанные с фокусированием и экранированием света. Поскольку светодиоды испускают цветной свет, устраняются потери, связанные с использованием светофильтров для изменения цвета или распределения света, излучаемого традиционными источниками света.

Качество света.

Понятие «качество света» применяется как к цветному, так и к белому свету. Такие характеристики, как постоянство, насыщенность и точность цвета, относятся как окрашенному, так и к белому свету, но при этом для белого света, используемого для общего освещения, применяются и другие параметры. Двумя основными характеристиками качества белого света являются коррелированная цветовая температура (Тцв) и индекс цветопередачи. Коррелированная цветовая температура показывает, каким является белый свет – теплым (красноватым), нейтральным или холодным (голубоватым). Индекс цветопередачи показывает, насколько хорошо источник света передает цвета освещаемых предметов. В настоящее время белые светодиоды имеют наиболее стабильные цветовые температуры, которые могут лежать в более широком диапазоне, чем у других источники света. По своей способности точно передавать цвета белые светодиоды приближаются к традиционным источникам света, а зачастую и превосходят их.

Индекс цветопередачи и белые светодиоды.

Индекс цветопередачи отражает способность источника света правильно передавать цвета различных объектов в сравнении с идеальным источником света. Этот параметр является количественным показателем качества воспроизведения цветовых оттенков по шкале от 0 до 100. По определению, индекс цветопередачи солнечного света или освещения лампами накаливания равен 100. Максимальное подобие воспроизводимых цветов по отношению к эталонному источнику света также соответствует значению индекса, равному 100. МКО разработала тест, позволяющий измерить, как цвета восьми стандартных цветовых образцов, обозначенных R1–R8, меняются при освещении источником света по отношению к освещению эталонным источником света. Цвета восьми образцовимеют относительно низкую насыщенность и равномерно распределеныпо всему диапазону тонов. Некоторые производители осветительных приборов также используют образец R9, имеющий насыщенный красный цвет. Индекс цветопередачи, обозначаемый Ra, определяется по результатамизмерений для всех образцов цвета.

Обеспечивают ли светодиоды приемлемый индекс цветопередачи?

Минимально приемлемое значение индекса цветопередачи источника света зависит от области его применения:

• Значение индекса цветопередачи в диапазоне 90–100 требуется в торговых и производственных помещениях, в которых точная цветопере дача является критично важной – например, в магазинах по продаже тканей и произведений искусства или в художественных студиях.

• Для большинства офисных, торговых, образовательных, медицинских и других рабочих и жилых помещений индекс цветопередачи должен быть не ниже 70–90.

• В производственных, охранных и складских помещениях, где точная цветопередача не имеет большого значения, могут использоваться источники света с минимальным индексом цветопередачи, равным 50. Выпускаемые в настоящее время осветительные приборы с белыми люминофорными светодиодами имеют индекс цветопередачи 80 или больше, что сравнимо с этим параметром у компактных люминесцентных ламп, кварцевых металлогалогенных ламп и некоторых холодно-белых люминесцентных ламп. Осветительные приборы на таких светодиодах имеют индекс цветопередачи, достаточный для большинства областей применения.

«Индекс цветопередачи» – не главный критерий при оценке белых светодиодов.

Индекс цветопередачи в течение многих лет используется для сравнения ламп накаливания, люминесцентных и разрядных ламп высокого давления, тем не менее МКО пришла к выводу, что этот параметр не может исчерпывающим образом оценивать качество цветопередачи белых светодиодов (см. Технический отчет МКО 177:2007, Цветопередача белых светодиодных источников света – CIE Technical Report 177:2007, Color Rendering of White LED Light Sources).

Выводы МКО основаны на фундаментальных исследованиях и экспериментах, показывающих, что наблюдатели оценивают качество освещения светодиодами значительно выше, чем можно ожидать, исходя из их расчетных значений индекса цветопередачи. Некоторые белые люминофорные светодиоды и белые полноцветные светодиоды RGB имеют значение индекса цветопередачи не выше 20. Однако, такой свет кажется людям более привлекательным.

Это несоответствие объясняется тем, что в стандартных методах измерения индекса цветопередачи используются источники света, которые имитируют излучение абсолютно черного тела – твердого тела, излучающего при нагревании свет определенного цвета, например, нити накала лампы накаливания – или дневной свет. Люминофорное покрытие многих люминесцентных ламп усовершенствовалось в течение многих лет, чтобы обеспечить высокое значение индекса цветопередачи, но это оказало незначительное влияние на видимое качество цветопередачи люминесцентных источников света.

Исследователи из Национального института стандартов и технологии (NIST) разрабатывают шкалу качества цвета (CQS), которая позволит лучше, чем индекс цветопередачи, измерять способность цветопередачи всех источников белого света, включая белые светодиоды. Согласно информации NIST, CQS оценивает различные аспекты качества цвета, включая цветопередачу, цветоразличение и предпочтения наблюдателя. В дополнение к нескольким другим рекомендациям, CQS заменяет 8 образцов цвета, которые используются в расчете индекса цветопередачи, 15 образцами цвета, более полно представляющими привычные цвета объектов и учитывающие спектральные характеристики светодиодов.

CQS находится на стадии разработки и еще не одобрена различными светотехническими лабораториями, которые продолжают использовать стандартное определение индекса цветопередачи, несмотря на его известные недостатки. До принятия CQS или аналогичной альтернативной методики разработчики и дизайнеры должны лично, желательно на месте предполагаемой установки, проверять светодиодные источники с низким индексом цветопередачи, чтобы оценить их реальную цветопередачу.

Светодиодные световые приборы имеют общие черты с традиционной светотехникой и в то же время отличаются от нее. Очень важно понимать эти сходства и различия для того, чтобы корректно проводить сравнения между обычными и светодиодными приборами, а также для того, чтобы правильно подбирать светодиодные приборы для различных областей применений.

Уже было отмечено, что правильно сконструированные светодиодные световые приборы по своим эксплуатационным характеристикам и экономичности не уступают и даже превосходят традиционные, например, КЛЛ. Подобно традиционной светотехнике, существуют различные типы светодиодных световых приборов, различающиеся по уровню светового потока, размерам и предназначенные для большого количества областей применения. Светодиодные световые приборы могут устанавливаться и подключаться к сети питания так же просто, как и традиционные, с использованием обычной электропроводки и кабелей.

Главным отличием светодиодных источников света от традиционных является то, что в светодиодах применяется совершенно иной принцип генерации света и используются абсолютно другие материалы. Менее очевидным отличием является то, что в светодиодном источнике света стирается граница между лампой и светильником. В светодиодной осветительной технике «лампы», которыми являются светодиоды, неотделимы от «светильника», а именно: корпуса, электроники и линзы.

Эти два различия оказывают очень большое влияние на методы испытаний светодиодных источников света, измерение их светового потока, оценку их пригодности для конкретного применения и способы сравни тельной оценки светодиодных и традиционных световых приборов.

Понимание различий между двумя типами систем освещения поможет избежать многих трудностей, связанных с использованием светодиодов. Корректная интерпретация основных технических характеристик светодиодных световых приборов поможет правильно выбрать осветительное устройство для конкретной области применения. Ниже представлен общий обзор технологии светодиодного освещения. Эта информация поможет вам лучше разобраться в светодиодных системах освещения.

Оценка светового потока: насколько важен свет.

Световой поток – термин, косвенно характеризующий то, какое количество света излучается световым прибором, а также то, как именно прибор излучает и распределяет этот свет. Официальным термином для описания количества и распределения видимого света, излучаемого конкретным источником, является термин «фотометрические данные».

Как правило, производители светотехники заявляют основные фотометрические характеристики выпускаемой продукции в спецификациях или технических паспортах, где представляют таблицы и графики, описывающие мощность или яркость лампы или светового прибора, диаграммы распределения света в пространстве и данные об энерго-эффективности. Консультанты-светотехники и конструкторы используют эти данные для предварительной оценки возможностей светового оборудования и его пригодности для конкретной области применения. Часто производители светотехники представляют и более подробную информацию, необходимую для глубокого анализа, компьютерной визуализации, моделирования системы освещения здания и т. п.

Для оценки и сравнения традиционных световых приборов чаще всего используется понятие светового потока, измеряющегося в люменах. Люмен– это единица измерения всего воспринимаемого светового потока, испускаемого источником света. (Ниже мы приводим более подробное разъяснение того, что значит «весь воспринимаемый световой поток, испускаемый источником света».) В быту специалисты, занимающиеся освещением, покупатели и просто пользователи для оценки осветительного оборудования часто прибегают к термину «яркость». Это не только ошибочно, но и может ввести в заблуждение, особенно в отношении светодиодных световых приборов.

По ряду причин световой поток не является единственным параметром, характеризующим возможности осветительного прибора. Оценка возможностей светодиодных осветительных приборов с помощью светового потока может дать ложное представление о возможностях светодиодных световых приборов и их пригодности для конкретных областей применения.

Для оценки возможностей светодиодных осветительных приборов и сравнения их с традиционными источниками света вместо понятия «световой поток» лучше использовать термин «полезный свет». Параметром для измерения полезного света является освещенность. Освещенность характеризует интенсивность света, падающего на поверхность. Если площадь поверхности измеряется в квадратных футах, то единицей освещенности является фут-кандела. Если площадь измеряется в квадратных метрах, то единицей освещенности является люкс (лк).

Полезный свет характеризует количество света от осветительного прибора, которое достигает освещаемого участка. Это та часть светового потока осветительного прибора, которая эффективно направляется на рабочую поверхность без учета потерь света. В качестве рабочей поверхности может выступать любой участок объекта, который необходимо осветить: коридора, офисного помещения с компьютерами, кухонного стола или наружной стены пирамиды Майя в Гватемале. Потери света могут возникать по различным причинам: например, свет может частично загораживаться или рассеиваться корпусом светильника, излучаться в неправильном направлении, теряться в результате прохождения через светофильтры и линзы или из-за неправильной ориентации светового прибора, а также по другим причинам.

Какие сложности возникают с люменами?

Традиционное использование понятия «световой поток» для оценки и сравнения светодиодных световых приборов вызывает ряд проблем:

• Так как полное и точное определение того, что такое люмен и другие фотометрические термины является достаточно сложным, многие понимают их неправильно. Без правильного понимания того, что означают эти термины, невозможно точно оценить свойства светодиодных источников света.

• Использование светового потока для оценки воспринимаемой интенсивности источника света имеет ряд недостатков, которые усугубляются особенностями спектра излучения светодиодных источников света, особенно в области синего края спектра видимого света.

• Производители традиционных световых приборов часто указывают полный световой поток лампы, а не всего светового прибора. Так как в светодиодной осветительной арматуре невозможно отделить лампу от светильника, то для правильного сравнения светодиодных световых приборов с традиционными нужно использовать понятие «световой поток» только для светового прибора в целом.

• Светодиодные и традиционные световые приборы по-разному испытываются, вследствие чего и некоторые фотометрические данные для них указываются по-разному. Для правильного сравнения световых при боров необходимо учитывать эти различия.

• Полный световой поток светильника не учитывает потери света. Так как светодиодные световые приборы являются направленными и излучают белый или цветной свет без использования светофильтров, а также без дополнительной фокусировки и экранирования, то и потери света у них гораздо ниже, чем у традиционного оборудования. Светодиодные световые приборы доставляют большую часть излучаемого светового потока до освещаемой поверхности. Следовательно, светодиодные световые приборы с меньшим значением светового потока могут доставить такое же или большее количество полезного света в нужное место, чем традиционные осветительные приборы с большим значением светового потока в люменах.

Что называют Люмен?

При расчете светового потока происходит взвешивание света для различных длин волн с помощью кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Два источника света, имеющие одинаковые значения лучистого потока, но излучающие различные спектры в пределах кривой чувствительности глаза, будут иметь разные значения светового потока. Представим, например, два источника света с потоком излучения 1 Вт каждый. Один источник излучает синий свет на длине волны 480 нм, а второй – зеленый свет на длине волны 555 нм. Как показывает кривая относительной спектральной чувствительности глаза, синий свет будет выглядеть менее ярким, чем зеленый, несмотря на то что суммарная мощность каждого источника одинакова. Другими словами, зеленый свет дает больше люменов, чем синий, хотя оба источника света излучают одинаковое количество энергии.

Недостатки кривой относительной спектральной чувствительности глаза.

Хорошо известно, что кривая относительной спектральной чувствиительности глаза недооценивает воспринимаемую интенсивность света с длинами волн, лежащими на синем краю спектра видимого света. В течение многих лет было предложено большое количество модификаций кривой относительной спектральной чувствительности глаза, хотя ни одна из них не получила всемирного признания. Например, коррекция Джадда-Воса подстраивает кривую чувствительности глаза для более точного представления нормальной чувствительности человеческого глаза, особенно для синего цвета.

Коррекция Джадда-Воса не вносит больших изменений в стандартную кривую относительной спектральной чувствительности глаза и имеет небольшой эффект при сравнении традиционных источников света друг с другом. Но коррекция может иметь большой эффект при измерении светового потока, излучаемого светодиодными источниками света и при сравнении их с традиционными источниками света.

Традиционные источники света обычно излучают свет в широком диапазоне длин волн видимого света. Спектр излучения ламп накаливания обычно перекрывает весь диапазон длин волн видимого света. Люминесцентные источники света имеют спектры излучения с пиками, характеризующиеся интенсивным излучением в узких диапазонах длин волн и меньшей интенсивностью в остальной части спектра. Это связано с наличием спектральных линий ртути, которая отсутствует в светодиодах.

Одноцветные светодиоды обычно излучают свет в одном узком диапазоне длин волн, что усугубляет недостатки кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Например, вычисленное значение светового потока для синего светодиода с пиком на длине волны около 460 нм не учитывает значительную часть видимого света, испускаемого светодиодом.

Фактически недостатки кривой чувствительности глаза могут привести к получению заниженных значений воспринимаемого светового потока, излучаемого светодиодными источниками света, особенно для синих светодиодов. Воспринимаемая интенсивность светодиодных световых приборов может быть больше, а в некоторых случаях – намного больше той, которая для них указывается.

Относительное и абсолютное фотометрирование и КПД светового прибора.

Несмотря на все недостатки использования понятия «световой поток» для точной оценки воспринимаемой интенсивности некоторых светодиодных источников света, оно широко применяется в светотехнической

промышленности. При проведении сравнительного анализа средств освещения часто приходится сравнивать указываемый производителем световой поток светодиодных световых приборов с указанным световым потоком традиционной светотехники. Для выполнения правильных сравнений необходимо понять различия в методах получения и представления фотометрических данных для традиционных и светодиодных световых приборов. Учитывая эти различия, можно избежать ошибок при интерпретировании и сравнении фотометрических данных для традиционного и светодиодного оборудования.

Традиционные осветительные приборы испытываются методом относительного фотометрирования, при котором светильники и установленные в нихлампы испытываются по отдельности. Испытания ламп и испытания светильников настолько отличаются друг от друга, что фотометрирование ламп и фотометрирование светильников являются разными инженерными специальностями с собственными стандартами и методиками. Полный световой поток и цветность (цвет) ламп, используемых в светильниках, обычно измеряются с использованием фотометрических шаров, а распределение силы света и коэффициент полезного действия (КПД) светильников –с помощью гониофотометров, которые также позволяют измерять световой поток.

При относительном фотометрировании световой поток ламп, используемых в светильниках, используется в качестве эталона, при этом световой поток светильника измеряется относительно этого эталона. Определенная часть светового потока, излучаемого лампами светильника, загораживается или поглощается корпусом светильника, поэтому полный световой поток светильника всегда выражается в процентах от общего светового потока ламп. Эти проценты и составляют КПД светового прибора.

Так как светодиоды обычно неотделимы от световых приборов, в которых они используются в качестве источников света, относительное фотометрирование непригодно для измерения светового потока этих приборов. Для испытаний светодиодных световых приборов используется абсолютное фотометрирование.

При абсолютном фотометрировании измеряется только световой поток светильника, а не установленных в нем ламп, так как измерение характеристик светодиодов отдельно от светильника является невозможным и бессмысленным. Следовательно, и понятие КПД светового прибора, представляющего собой отношение светового потока светильника к световому потоку его ламп, применительно к светодиодному оборудованию не имеет смысла. Другими словами, КПД светодиодных световых приборов, в которых светодиоды являются неотделимыми компонентами, всегда равен 100%.

Светотехнические консультанты и разработчики систем освещения иногда ошибочно сравнивают полный световой поток ламп традиционного светильника с полным световым потоком светодиодных световых приборов. Для правильного сравнения необходимо уменьшить измеренное количество люменов лампы, умножив его на КПД светильника. Это уменьшение светового потока обычно учитывается в таблицах зонального распределения светового потока.

Линзы, светофильтры, экраны и другие источники потерь.

Количество света, создаваемого световым прибором на рабочей поверхности, зависит не только от светового потока самого прибора, но и от ряда других факторов. К ним относятся размещение прибора в пространстве, расстояние до освещаемой поверхности и потери света в результате фокусировки, фильтрации, экранирования и других вспомогательных приемов, используемых для направления или видоизменения излучения источника света.

Светодиодные источники света изначально являются направленными, и это минимизирует потери, связанные с фокусированием и экранированием света. Поскольку светодиоды испускают цветной свет, устраняются потери, связанные с использованием светофильтров для изменения цвета или распределения света, излучаемого традиционными источниками света.

Качество света.

Понятие «качество света» применяется как к цветному, так и к белому свету. Такие характеристики, как постоянство, насыщенность и точность цвета, относятся как окрашенному, так и к белому свету, но при этом для белого света, используемого для общего освещения, применяются и другие параметры. Двумя основными характеристиками качества белого света являются коррелированная цветовая температура (Тцв) и индекс цветопередачи. Коррелированная цветовая температура показывает, каким является белый свет – теплым (красноватым), нейтральным или холодным (голубоватым). Индекс цветопередачи показывает, насколько хорошо источник света передает цвета освещаемых предметов. В настоящее время белые светодиоды имеют наиболее стабильные цветовые температуры, которые могут лежать в более широком диапазоне, чем у других источники света. По своей способности точно передавать цвета белые светодиоды приближаются к традиционным источникам света, а зачастую и превосходят их.

Индекс цветопередачи и белые светодиоды.


Индекс цветопередачи отражает способность источника света правильно передавать цвета различных объектов в сравнении с идеальным источником света. Этот параметр является количественным показателем качества воспроизведения цветовых оттенков по шкале от 0 до 100. По определению, индекс цветопередачи солнечного света или освещения лампами накаливания равен 100. Максимальное подобие воспроизводимых цветов по отношению к эталонному источнику света также соответствует значению индекса, равному 100. МКО разработала тест, позволяющий измерить, как цвета восьми стандартных цветовых образцов, обозначенных R1–R8, меняются при освещении источником света по отношению к освещению эталонным источником света. Цвета восьми образцовимеют относительно низкую насыщенность и равномерно распределеныпо всему диапазону тонов. Некоторые производители осветительных приборов также используют образец R9, имеющий насыщенный красный цвет. Индекс цветопередачи, обозначаемый Ra, определяется по результатамизмерений для всех образцов цвета.

Обеспечивают ли светодиоды приемлемый индекс цветопередачи?

Минимально приемлемое значение индекса цветопередачи источника света зависит от области его применения:

• Значение индекса цветопередачи в диапазоне 90–100 требуется в торговых и производственных помещениях, в которых точная цветопере дача является критично важной – например, в магазинах по продаже тканей и произведений искусства или в художественных студиях.

• Для большинства офисных, торговых, образовательных, медицинских и других рабочих и жилых помещений индекс цветопередачи должен быть не ниже 70–90.

• В производственных, охранных и складских помещениях, где точная цветопередача не имеет большого значения, могут использоваться источники света с минимальным индексом цветопередачи, равным 50. Выпускаемые в настоящее время осветительные приборы с белыми люминофорными светодиодами имеют индекс цветопередачи 80 или больше, что сравнимо с этим параметром у компактных люминесцентных ламп, кварцевых металлогалогенных ламп и некоторых холодно-белых люминесцентных ламп. Осветительные приборы на таких светодиодах имеют индекс цветопередачи, достаточный для большинства областей применения.

«Индекс цветопередачи» – не главный критерий при оценке белых светодиодов.

Индекс цветопередачи в течение многих лет используется для сравнения ламп накаливания, люминесцентных и разрядных ламп высокого давления, тем не менее МКО пришла к выводу, что этот параметр не может исчепывающим образом оценивать качество цветопередачи белых светодиодов (см. Технический отчет МКО 177:2007, Цветопередача белых светодиодных источников света – CIE Technical Report 177:2007, Color Rendering of White LED Light Sources).

Выводы МКО основаны на фундаментальных исследованиях и экспериментах, показывающих, что наблюдатели оценивают качество освещения светодиодами значительно выше, чем можно ожидать, исходя из их расчетных значений индекса цветопередачи. Некоторые белые люминофорные светодиоды и белые полноцветные светодиоды RGB имеют значение индекса цветопередачи не выше 20. Однако, такой свет кажется людям более привлекательным.

Это несоответствие объясняется тем, что в стандартных методах измерения индекса цветопередачи используются источники света, которые имитируют излучение абсолютно черного тела – твердого тела, излучающего при нагревании свет определенного цвета, например, нити накала лампы накаливания – или дневной свет. Люминофорное покрытие многих люминесцентных ламп усовершенствовалось в течение многих лет, чтобы обеспечить высокое значение индекса цветопередачи, но это оказало незначительное влияние на видимое качество цветопередачи люминесцентных источников света.

Исследователи из Национального института стандартов и технологии (NIST) разрабатывают шкалу качества цвета (CQS), которая позволит лучше, чем индекс цветопередачи, измерять способность цветопередачи всех источников белого света, включая белые светодиоды. Согласно информации NIST, CQS оценивает различные аспекты качества цвета, включая цветопередачу, цветоразличение и предпочтения наблюдателя. В дополнение к нескольким другим рекомендациям, CQS заменяет 8 образцов цвета, которые используются в расчете индекса цветопередачи, 15 образцами цвета, более полно представляющими привычные цвета объектов и учитывающие спектральные характеристики светодиодов.

CQS находится на стадии разработки и еще не одобрена различными светотехническими лабораториями, которые продолжают использовать стандартное определение индекса цветопередачи, несмотря на его известные недостатки. До принятия CQS или аналогичной альтернативной методики разработчики и дизайнеры должны лично, желательно на месте предполагаемой установки, проверять светодиодные источники с низким индексом цветопередачи, чтобы оценить их реальную цветопередачу.

Светодиоды и постоянство цвета.

Постоянство цвета является показателем качества света как цветных, так и белых светодиодов. Для белого света применяется коррелирован ная цветовая температура (Тцв), значение которой показывает, каким воспринимается белый цвет: теплым (красноватым), нейтральным или холодным (голубоватым). Стандартное определение Тцв допускает отклонения цветности, которые легко могут различаться наблюдателями даже при одинаковой Тцв. Поэтому обеспечить постоянство цвета является важнейшей задачей производителей светодиодов, которые разрабатывают методы строгого контроля над цветовыми характеристиками света.

Понятие коррелированной цветовой температуры.

Говоря техническим языком, слово «температура» в понятии коррелированной цветовой температуры характеризует излучение абсолютно черного тела – твердого тела, обладающегоопределенными свойствами и находящегося в раскаленном состоянии. Она измеряется в градусах Кельвина (К), в которых обычно измеряется абсолютная температура. При повышении температуры черного тела цвет испускаемого им светового излучения изменяется следующим образом: красный – оранжевый – желтый – белый – голубой. Это напоминает кусок железа, который нагревается в кузнечном горне. Последовательность изменения цвета соответствует кривой в цветовом пространстве.

Лампа накаливания излучает свет с цветовой температурой приблизительно 2700 K, которая находится в теплой или красноватой области цветового пространства. Так как в лампе накаливания используется нить, которая накаляется при излучении света, температура нити является также цветовой температурой светового излучения.

Спектральный анализ видимого света позволяет определить цветовую температуру источников света, отличных от ламп накаливания, таких как люминесцентные лампы и светодиоды. Фактическая температура светодиода, излучающего свет с цветовой температурой 2700 K, обычно равна приблизительно 80 ーС, хотя светодиод излучает свет того же цвета, что и нить, нагретая до температуры 2700 K.

Из представленной выше диаграммы следует, что все источники света, измеренные значения цветности которых лежат на одной линии, проведенной перпендикулярно кривой излучения абсолютно черного тела, имеют одинаковую цветовую температуру. Однако при этом цветовые тона света, излучаемого источниками света с одинаковыми значениями Тцв, могут значительно отличаться друг от друга. По этой и по другим причинам производители светодиодов используют метод управления цветовыми вариациями (и другими характеристиками), известный как сортировка по бинам.

Выбор правильного белого цвета.

Светодиоды могут изготавливаться в широком диапазоне цветовых температур, которые аппроксимируют цветовые температуры различных несветодиодных источников света, дневного и солнечного света. Чтобы выбрать правильную цветовую температуру для конкретной области применения, необходимо учесть множество факторов.

Определенные цветовые температуры, соответствующие свету от теплого до холодного, ассоциируются с определенными источниками света и обстановкой. Цветовая температура также влияет на эмоциональное воздействие пространства и может сильно изменять внешний вид предметов, выставленных в магазинах, галереях и музеях. Правильный выбор цветовой температуры позволяет подобрать источник света, соответствующий обстановке, может положительно повлиять на поведение покупателя и повысить производительность труда на рабочем месте.

Светодиодные светильники белого света с фиксированной цветовой температурой могут легко заменить большинство традиционных источников света. В настраиваемых светодиодных светильниках белого света цветовая температура может регулироваться прямо во время работы при помощи контроллеров освещения.

Настраиваемый белый свет идеален для освещения сменных витрин в магазинах, для изменения обстановки в общественных местах (например, различных схем утреннего, вечернего и ночного освещения), а также для применения в театрах и студиях, когда требуется изменять уровни и оттенки белого света.

Полный диапазон цветовых температур.

Подобно люминесцентным источникам, светодиоды могут обеспечить весь диапазон цветовых температур света: теплый, нейтральный, холодный, дневной. Хотя в одной осветительной установке обычно не рекомендуется использовать различные типы источников света, при модернизации освещения светодиоды могут заменять люминесцентные и галогенные лампы, а также лампы накаливания и металлогалогенные лампы.

Почему необходимо отводить тепло?

Ошибочно полагать, что светодиоды не генерируют тепла. Несмотря на то, что светодиоды и не излучают его в потоке света (т. е. обладают холодными пучками света), они все же вырабатывают тепло.

Как и другие источники света, светодиоды преобразуют электрическую энергию в энергию излучения и генерируют тепло. Отношение тепловой энергии к энергии излучения зависит от потребляемой мощности и эффективности системы. Лампы накаливания вырабатывают большое количество инфракрасного (ИК) излучения и выделяют большое количество тепла. При этом они излучают малое количество видимого света. Люминесцентные и металлогалогенные лампы производят не только большее количество видимого света, но и большое количество ИК- и ультрафиолетового (УФ) излучения, а также много тепла. Как это ни странно, светодиоды преобразуют относительно небольшую часть электроэнергии в энергию излучения – примерно столько же, сколько металлогалогенные и люминесцентные лампы – но так как они излучают очень малое количество ИК- и УФ-излучения, то доля (в процентном отношении) видимого света, испускаемого светодиодами, сравнима с такой же долей у металлогалогенных и люминесцентных ламп и превосходит ее у ламп накаливания.

В таблице ниже приведены сравнительные данные о долях (в процентном отношении) потребляемой мощности, преобразуемых в энергию излучения и в тепло светодиодами и некоторыми традиционными источниками света. Эти данные относятся к источникам белого света.

Эффективный отвод тепла является очень важным фактором для обеспечения нормальной работы светодиода, так как сильный нагрев снижает световой поток светодиода и уменьшает его полезный срок службы. Для нормальной работы светодиодного источника света от него должно отводиться генерируемое в нем тепло. В правильно сконструированных световых приборах применяются эффективные радиаторы и другие теплоотводящие и конвекционные устройства, удаляющие тепло от светодиодных источников света и рассеивающие его в окружающем пространстве.

Светодиодные драйверы

Ток светодиода увеличивается сильнее, чем подаваемое на него напряжение. Следовательно, даже небольшие изменения напряжения могут привести к большим изменениям тока, что может привести к выходу светодиода из строя. Чтобы подключить светодиодный световой прибор к источнику напряжения, такому как электросеть или батарея, и не повредить при этом светодиодные источники света, необходимо контролировать потребляемую мощность таким образом, чтобы светодиоды могли безопасно ее использовать. Эту функцию выполняет светодиодные драйверы.

Светодиодный драйвер – это электронное устройство, которое превращает источник напряжения в источник тока, который поддерживает ток на постоянном уровне, несмотря на изменения входного напряжения. Светодиодный драйвер защищает светодиоды от обычных колебаний напряжения, а также от перенапряжений и скачков напряжения.

Светодиодные светильники, в которых используются светодиодные драйверы, подключаются к источнику питания так же просто, как и традиционные светильники. Все большее количество встроенных драйверов для светодиодных светильников белого света позволяют регулировать световой поток.

Возврат к списку
Корзина 0 Сравнение0 Обратная связь