Proč přímé srovnání tradičních lumenů osvětlení (sodík, rtuť, halogenid kovů) s katalogovými lumeny z LED osvětlení nemůže přinést přesná zjištění.
Počet lumenů uvedený v produktových katalozích nelze použít k porovnání LED osvětlení s konvenčním osvětlením, protože množství lumenů, které lidské oko vnímá, závisí na typu použité technologie osvětlení. Svědčí o tom tři věci:
1. LED osvětlení poskytuje širší spektrum světla než tradiční žárovky, které mají omezenější spektrum.
2. Různé způsoby, jak lidské oko reaguje na různé úrovně světla, neberou v úvahu obvyklé metody pro výpočet hodnoty lumenů.
3. Měření LED světel zahrnuje kompletní systém svítidla a napájení, zatímco měření světelného toku u konvenčních světel bere v úvahu pouze zdroj světla.
1. LED osvětlení poskytuje širší spektrum světla než tradiční žárovky, které mají omezenější spektrum.
Konvenční přístup k odhadu výstupního světelného výkonu lampy nepočítá s odrazem světla od objektů. Ale ve skutečnosti, v závislosti na barvě povrchu, věci odrážejí světlo různými způsoby. Pokud je například žluté světlo použito k osvětlení zeleného předmětu, celý světelný paprsek bude pohlcen povrchem předmětu, čímž věc získá tmavý vzhled. Když je zelený předmět s tímto typem osvětlení umístěn na černou plochu, stane se absolutně neviditelným. Ve skutečnosti vzniká trochu jiný efekt od světla odrážejícího se od skutečných věcí. Například tráva se zdá zelená, ale ve skutečnosti obsahuje různé pigmenty (jako je chlorofyl, karotenoidy, xantofyly atd.), takže když je osvětlena žlutým světlem, bude odrážet část světelných paprsků a bude vypadat šedě.
Protože sodíkové výbojky používané pro pouliční osvětlení mají omezené světelné spektrum, musí poskytovat hodně světla, aby byla zajištěna dostatečná viditelnost. Podobně jako sluneční spektrum má LED osvětlení široký rozsah světla. V důsledku toho jsou barevné rozdíly objektů zřetelnější, což zlepšuje kontrast a zlepšuje viditelnost v daném prostoru. Proto LED osvětlení využívá mnohem méně lumenů a přitom poskytuje zlepšenou optickou čistotu.
2. Různé způsoby, jak lidské oko reaguje na různé úrovně světla, neberou v úvahu obvyklé metody pro výpočet hodnoty lumenů.
Tyčinky a čípky jsou dvě primární kategorie fotoreceptorů, které se nacházejí v našich očích. Čípky jsou schopné barevného vidění (někdy označované jako „fotopické vidění“), jsou citlivé na jasné světlo a během dne fungují normálně. Tyčinky přesto reagují na světelné podněty za náročných podmínek (s malým množstvím světla). Toto je označováno jako skotopické vidění (kdy člověk vnímá bezbarvé prostředí, protože čípky, které detekují barvu, jsou během nočního vidění nečinné).
Pouze fotopické vidění je měřeno fotometry používanými k detekci intenzity světla. V situacích reálného světa se však ke zpracování světla použijí tyčinky a čípky (také známé jako „mezopické vidění“). Poměr S/P je v této situaci užitečný, protože umožňuje přeměnu konvenčních lumenů na lumeny, které jsou skutečně viditelné lidským okem.
Poměr modro-zeleného a zeleno-žlutého odstínu světla se nazývá S/P. Větší hodnota poměru a lepší viditelnost jsou výsledkem většího podílu modrozelených barev. Světelné zdroje s vyšším poměrem S/P zlepšují vidění při nižších intenzitách světla.
Tabulka poskytuje ilustraci, jak převést konvenční lumeny na lumeny, které lidské oko skutečně dokáže vnímat. Díky své podstatně zvýšené účinnosti nabízí LED osvětlení lepší viditelnost při nižší spotřebě energie.
3. Měření LED světel zahrnuje kompletní systém svítidla a napájení, zatímco měření světelného toku u konvenčních světel bere v úvahu pouze samotný světelný zdroj.
Při pokojové teplotě je jediným zvažovaným faktorem účinnost běžných sodíkových, rtuťových a halogenidových výbojek. V této metodě se nebere v úvahu vliv objímky, ve které je lampa namontována. Vysokotlaké sodíkové výbojky a některé typy LED osvětlení mohou být vysoce účinné (například až 100 lumenů na watt). Poměr energetické účinnosti sám o sobě však neodráží skutečné množství světla, které světelný zdroj skutečně poskytuje pro dané použití.
Účinnost osvětlení by měla být hodnocena ve vztahu k lampě ve svítidle. Namísto měření výstupu lumenů světlem je třeba měřit lumeny, které dosáhnou konečného cíle. Takové měření účinnosti osvětlení se nikdy nebude shodovat s lumeny produkovanými zdrojem osvětlení. Věci, které mají vliv na osvětlení vložené do svítidla, způsobují horší účinnost:
Tradiční světla vyzařují světlo do všech směrů, což je známé jako lapené světlo. Tyto světelné zdroje vyžadují dostatek zrcadel v zásuvkách, která jsou vyrobena tak, aby odrážela co nejvíce světla a soustředila jej na zamýšlený cíl. Všechny světelné paprsky však nelze efektivně přesměrovat.
- Ochranné čočky: Svítidla obvykle obsahují čočky, které kromě ochranného účelu také pomáhají při zaostřování světelných paprsků na zamýšlený cíl. Část světelného výkonu je ztracena, protože materiály použité k výrobě čoček nemají 100% propustnost světla.
- Provozní teplota - V případě kolísání teploty se snižuje výkon několika světelných zdrojů. Při 25 stupních se měří účinnost zdroje. Zejména u pouličního osvětlení se však skutečná provozní teplota značně liší od zkušební teploty.
Zdroj napájení: Většina světelných zdrojů je vybavena napájecím zdrojem, který může změnit vstupní napětí na specifické napětí lampy. Poškození napájecího zdroje se může lišit od 5 procent do 25 procent.
Dalším prvkem, který ovlivňuje konečný výkon osvětlení a je zásadní pro srovnání osvětlení LED s konvenčním osvětlením, je degradace výkonu v průběhu času. Tradiční světelné zdroje, zejména halogenidové výbojky, se vyznačují značnou degradací výkonu i po krátkém použití:
Životnost vysokotlakých sodíkových výbojek je 24 000 hodin, ztratí však více než 30 procent své původní účinnosti. Metalhalogenidové výbojky mají životnost 6,000–15,000 hodin a mají ztrátu účinnosti až 50 procent. Díky životnosti 50 000–100 000 hodin utrpí LED osvětlení po 50 000 hodinách používání 30% snížení produktivity.
Výše uvedené srovnání jednoznačně ukazuje, že LED osvětlení poskytuje vynikající výkon po podstatně delší dobu než tradiční světelný zdroj, což umožňuje značně oddálit potřebu výměny nebo opravy osvětlení.
Případová studie: Ve státě Wisconsin ve Spojených státech byla vysokotlaká sodíková světla používaná na školním parkovišti nahrazena LED žárovkami, které poskytovaly 8040 lumenů. Předchozí osvětlení poskytlo 19 000 lumenů. I když byla oblast po modernizaci osvětlení osvětlena méně lumeny, zákazníci parkovišť uvedli, že oblast byla výrazně lépe osvětlena.
Ve srovnání s oblastí osvětlenou vysokotlakými sodíkovými výbojkami (19 000 lumenů) má levá strana parkoviště LED osvětlení (8040 lumenů), které nabízí vynikající viditelnost.
