Zašto izravna usporedba lumena tradicionalne rasvjete (natrij, živa, metalni halid) s kataloškim lumenima LED rasvjete ne može proizvesti točne nalaze.
Broj lumena naveden u katalozima proizvoda ne može se koristiti za usporedbu LED rasvjete s konvencionalnom rasvjetom budući da količina lumena koju ljudsko oko percipira ovisi o vrsti tehnologije rasvjete koja se koristi. Tri su stvari razlog za to:
1. LED rasvjeta pruža širi spektar svjetlosti od tradicionalnih žarulja, koje imaju ograničeniji spektar.
2. Raznolikost u tome kako ljudsko oko reagira na različite razine svjetlosti nije uzeta u obzir uobičajenim metodama za izračunavanje vrijednosti lumena.
3. Mjerenje LED svjetala uključuje kompletno učvršćenje i sustav napajanja, dok mjerenje svjetlosnog toka za konvencionalne svjetiljke uzima u obzir samo izvor svjetlosti.
1. LED rasvjeta pruža širi spektar svjetlosti od tradicionalnih žarulja, koje imaju ograničeniji spektar.
Konvencionalni pristup procjeni izlazne svjetlosne snage lampe ne uzima u obzir refleksiju svjetlosti od objekata. Ali zapravo, ovisno o boji površine, stvari reflektiraju svjetlost na različite načine. Na primjer, ako se žuto svjetlo koristi za osvjetljavanje zelene stavke, cijeli snop svjetlosti će biti apsorbiran od strane površine predmeta, dajući stvari taman izgled. Kada se zeleni objekt s ovom vrstom osvjetljenja postavi na crnu površinu, postaje apsolutno nevidljiv. U stvarnosti, malo drugačiji učinak proizlazi iz svjetlosti koja se odbija od stvarnih stvari. Na primjer, trava se doima zelenom, ali zapravo sadrži razne pigmente (kao što su klorofil, karotenoidi, ksantofili, itd.), stoga će, osvijetljena žutom svjetlošću, reflektirati dio svjetlosnih zraka i djelovati sivo.
Budući da natrijeve svjetiljke koje se koriste za uličnu rasvjetu imaju ograničen spektar svjetlosti, one moraju osigurati puno svjetla kako bi se osigurala odgovarajuća vidljivost. Slično sunčevom spektru, LED rasvjeta ima širok raspon svjetlosti. Kao rezultat toga, razlike u boji objekta su jasnije, poboljšavajući kontrast i poboljšavajući vidljivost u određenom prostoru. Stoga LED rasvjeta koristi daleko manje lumena, a opet pruža poboljšanu optičku jasnoću.
2. Raznolikost u tome kako ljudsko oko reagira na različite razine svjetlosti nije uzeta u obzir uobičajenim metodama za izračunavanje vrijednosti lumena.
Štapići i čunjići dvije su primarne kategorije fotoreceptora koji se nalaze u našim očima. Čunjići su sposobni za vid u boji (ponekad se naziva "fotopski vid"), osjetljivi su na jako svjetlo i normalno funkcioniraju tijekom dana. Štapići ipak reagiraju na svjetlosne podražaje u izazovnim okolnostima (s malo svjetla). To se naziva skotopičnim vidom (kada osoba percipira bezbojnu okolinu jer su čunjići koji detektiraju boju uspavani tijekom noćnog vida).
Samo se fotopički vid mjeri fotometrima koji se koriste za detekciju intenziteta svjetlosti. Međutim, u stvarnim situacijama, štapići i čunjići (također poznati kao "mezopski vid") koristit će se za obradu svjetlosti. Omjer S/P je koristan u ovoj situaciji jer omogućuje pretvorbu konvencionalnih lumena u lumene koje stvarno vidi ljudsko oko.
Omjer plavo-zelene i zeleno-žute nijanse svjetla naziva se S/P. Veća vrijednost omjera i poboljšana vidljivost postižu se većim udjelom plavo-zelenih boja. Izvori svjetla s višim omjerom S/P poboljšavaju vid pri nižim intenzitetima svjetla.
Tablica daje ilustraciju kako pretvoriti konvencionalne lumene u lumene koje ljudsko oko uistinu može uočiti. Zbog znatno povećane učinkovitosti, LED rasvjeta nudi poboljšanu vidljivost uz manju potrošnju energije.
3. Mjerenje LED svjetala uključuje kompletno učvršćenje i sustav napajanja, dok mjerenje svjetlosnog toka za konvencionalne svjetiljke uzima u obzir samo sam izvor svjetlosti.
Na sobnoj temperaturi, učinkovitost konvencionalnih natrijevih, živinih i metalnih halogenih žarulja s izbojem jedini je faktor koji se uzima u obzir. U ovoj metodi ne uzima se u obzir učinak grla u koje je svjetiljka montirana. Visokotlačne natrijeve žarulje i neke vrste LED rasvjete mogu biti vrlo učinkovite (na primjer, do 100 lumena po vatu). Međutim, omjer energetske učinkovitosti sam po sebi ne odražava stvarnu količinu svjetlosti koju izvor svjetlosti zapravo daje za određenu upotrebu.
Učinkovitost rasvjete treba procijeniti u odnosu na svjetiljku u rasvjetnom tijelu. Umjesto mjerenja lumena izlaza svjetla, treba mjeriti lumene koji postižu konačni cilj. Takvo mjerenje učinkovitosti osvjetljenja nikada neće odgovarati lumenima koje proizvodi izvor osvjetljenja. Stvari koje utječu na osvjetljenje postavljeno u svjetiljku uzrokuju lošiju učinkovitost:
Tradicionalna svjetla emitiraju svjetlost u svim smjerovima, što je poznato kao zarobljena svjetlost. Ovi izvori rasvjete zahtijevaju dovoljno zrcala unutar utičnica koje su napravljene da reflektiraju što je moguće više svjetla i fokusiraju ga na željeni cilj. Međutim, sve svjetlosne zrake ne mogu se učinkovito preusmjeriti.
- Zaštitne leće: svjetiljke obično imaju leće koje, osim što služe u zaštitnu svrhu, također pomažu u fokusiranju svjetlosnih zraka na željeni cilj. Dio izlazne svjetlosti gubi se jer materijali koji se koriste za izradu leća nemaju 100-postotnu svjetlosnu propusnost.
- Radna temperatura - U slučaju temperaturnih fluktuacija, performanse nekoliko izvora svjetlosti se smanjuju. Na 25 stupnjeva mjeri se učinkovitost izvora. Međutim, posebno za uličnu rasvjetu, stvarna radna temperatura uvelike se razlikuje od ispitne temperature.
Izvor napajanja: Većina izvora svjetla ima napajanje koje može promijeniti ulazni napon na specifični napon svjetiljke. Oštećenje napajanja može varirati od 5 do 25 posto.
Sljedeći element koji utječe na krajnje performanse rasvjete i ključan je za usporedbu LED rasvjete s konvencionalnom rasvjetom je degradacija performansi tijekom vremena. Tradicionalni izvori rasvjete, osobito metalhalogene žarulje, karakterizirani su značajnim smanjenjem performansi čak i nakon kratke uporabe:
Životni vijek visokotlačnih natrijevih svjetiljki je 24 000 sati, međutim one gube više od 30 posto svoje izvorne učinkovitosti. Metalhalogene žarulje imaju radni vijek od 6,000–15,000 sati i imaju gubitak učinkovitosti do 50 posto. S vijekom trajanja od 50 000–100 000 sati, LED rasvjeta trpi smanjenje produktivnosti od 30 posto nakon 50 000 sati korištenja.
Navedena usporedba nedvosmisleno pokazuje da LED rasvjeta pruža superiorne performanse tijekom znatno duljeg vremenskog razdoblja od tradicionalnog izvora rasvjete, što omogućuje da se uvelike odgodi potreba za zamjenom ili popravkom rasvjete.
Studija slučaja: U državi Wisconsin u Sjedinjenim Američkim Državama visokotlačna natrijeva svjetla koja su se koristila na školskom parkiralištu zamijenjena su LED žaruljama koje su davale 8040 lumena. Prethodna rasvjeta davala je 19 000 lumena. Iako je područje bilo osvijetljeno s manje lumena nakon nadogradnje rasvjete, korisnici parkirališta rekli su da je područje bilo znatno bolje osvijetljeno.
U odnosu na područje osvijetljeno visokotlačnim natrijevim svjetiljkama (19 000 lumena), lijeva strana parkirališta ima LED rasvjetu (8040 lumena) koja nudi vrhunsku vidljivost.
