Γιατί η άμεση σύγκριση των παραδοσιακών αυλών φωτισμού (νάτριο, υδράργυρος, αλογονίδιο μετάλλου) με αυλούς καταλόγου από φωτισμό LED δεν μπορεί να παράγει ακριβή ευρήματα.
Ο αριθμός των αυλών που αναφέρονται στους καταλόγους προϊόντων δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση του φωτισμού LED με τον συμβατικό φωτισμό, καθώς η ποσότητα των αυλών που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο μάτι εξαρτάται από τον τύπο της τεχνολογίας φωτισμού που χρησιμοποιείται. Τρία πράγματα εξηγούν αυτό:
1. Ο φωτισμός LED παρέχει ευρύτερο φάσμα φωτός από τους παραδοσιακούς λαμπτήρες, οι οποίοι έχουν πιο περιορισμένο.
2. Η ποικιλία στον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αποκρίνεται σε διαφορετικά επίπεδα φωτός δεν λαμβάνεται υπόψη με τις συνήθεις μεθόδους υπολογισμού της τιμής του αυλού.
3. Η μέτρηση των φώτων LED περιλαμβάνει την πλήρη εγκατάσταση και το σύστημα τροφοδοσίας, ενώ η μέτρηση της φωτεινής ροής για τους συμβατικούς λαμπτήρες λαμβάνει υπόψη μόνο την πηγή φωτός.
1. Ο φωτισμός LED παρέχει ευρύτερο φάσμα φωτός από τους παραδοσιακούς λαμπτήρες, οι οποίοι έχουν πιο περιορισμένο.
Η συμβατική προσέγγιση για την εκτίμηση της ισχύος φωτός εξόδου ενός λαμπτήρα δεν επιτρέπει την ανάκλαση φωτός από αντικείμενα. Αλλά στην πραγματικότητα, ανάλογα με το χρώμα της επιφάνειας, τα πράγματα αντανακλούν το φως με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται ένα κίτρινο φως για να φωτίσει ένα πράσινο αντικείμενο, ολόκληρη η φωτεινή δέσμη θα απορροφηθεί από την επιφάνεια του αντικειμένου, δίνοντας στο πράγμα μια σκοτεινή εμφάνιση. Όταν ένα πράσινο αντικείμενο με αυτόν τον τύπο φωτισμού τοποθετείται σε μια μαύρη επιφάνεια, γίνεται απολύτως αόρατο. Στην πραγματικότητα, λίγο διαφορετικό αποτέλεσμα προκύπτει από το φως που αντανακλάται από τα πραγματικά πράγματα. Για παράδειγμα, το γρασίδι φαίνεται πράσινο αλλά περιλαμβάνει πραγματικά μια ποικιλία χρωστικών (όπως χλωροφύλλη, καροτενοειδή, ξανθοφύλλες κ.λπ.), επομένως όταν φωτίζεται από κίτρινο φως, θα αντανακλά μέρος των ακτίνων φωτός και θα φαίνεται γκρι.
Δεδομένου ότι οι λαμπτήρες νατρίου που χρησιμοποιούνται για φωτισμό δρόμων έχουν περιορισμένο φάσμα φωτός, πρέπει να παρέχουν πολύ φως για να εξασφαλίζεται επαρκής ορατότητα. Παρόμοια με το φάσμα του ήλιου, ο φωτισμός LED έχει ένα ευρύ φάσμα φωτός. Ως αποτέλεσμα, οι διαφορές στο χρώμα των αντικειμένων είναι πιο ευδιάκριτες, βελτιώνοντας την αντίθεση και βελτιώνοντας την ορατότητα σε έναν δεδομένο χώρο. Ως εκ τούτου, ο φωτισμός LED χρησιμοποιεί πολύ λιγότερους αυλούς, ενώ παράλληλα παρέχει βελτιωμένη οπτική ευκρίνεια.
2. Η ποικιλία στον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αποκρίνεται σε διαφορετικά επίπεδα φωτός δεν λαμβάνεται υπόψη με τις συνήθεις μεθόδους υπολογισμού της τιμής του αυλού.
Οι ράβδοι και οι κώνοι είναι οι δύο κύριες κατηγορίες φωτοϋποδοχέων που βρίσκονται στα μάτια μας. Οι κώνοι είναι ικανοί για έγχρωμη όραση (μερικές φορές αναφέρονται ως "φωτογραφική όραση"), είναι ευαίσθητοι στο έντονο φως και λειτουργούν κανονικά κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ωστόσο, οι ράβδοι ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα φωτός κάτω από δύσκολες συνθήκες (με λίγο φως). Αυτό αναφέρεται ως σκοτοπική όραση (όταν ένα άτομο αντιλαμβάνεται ένα άχρωμο περιβάλλον επειδή οι κώνοι που ανιχνεύουν το χρώμα είναι αδρανείς κατά τη νυχτερινή όραση).
Μόνο η φωτοπική όραση μετριέται με φωτόμετρα που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της έντασης του φωτός. Ωστόσο, σε πραγματικές καταστάσεις, οι ράβδοι και οι κώνοι (γνωστοί και ως «μεσοπική όραση») θα χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία του φωτός. Η αναλογία S/P είναι χρήσιμη σε αυτήν την περίπτωση, επειδή επιτρέπει τη μετατροπή των συμβατικών αυλών σε αυλούς που πραγματικά φαίνονται από το ανθρώπινο μάτι.
Η αναλογία της γαλαζοπράσινης προς την πρασινοκίτρινη απόχρωση ενός φωτός ονομάζεται S/P. Μια μεγαλύτερη τιμή αναλογίας και βελτιωμένη ορατότητα παράγονται και τα δύο από μια μεγαλύτερη αναλογία μπλε-πράσινων χρωμάτων. Οι πηγές φωτός με υψηλότερη αναλογία S/P βελτιώνουν την όραση σε χαμηλότερες εντάσεις φωτός.
Ο πίνακας παρέχει μια απεικόνιση του τρόπου μετατροπής των συμβατικών αυλών σε αυλούς που μπορεί πραγματικά να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι. Λόγω της σημαντικά αυξημένης απόδοσής του, ο φωτισμός LED προσφέρει βελτιωμένη ορατότητα ενώ καταναλώνει λιγότερη ενέργεια.
3. Η μέτρηση των φώτων LED περιλαμβάνει την πλήρη εγκατάσταση και το σύστημα τροφοδοσίας, ενώ η μέτρηση της φωτεινής ροής για τους συμβατικούς λαμπτήρες λαμβάνει υπόψη μόνο την ίδια την πηγή φωτός.
Σε θερμοκρασία δωματίου, η απόδοση των συμβατικών λαμπτήρων εκκένωσης νατρίου, υδραργύρου και αλογονιδίου μετάλλου είναι ο μοναδικός παράγοντας που λαμβάνεται υπόψη. Η επίδραση της υποδοχής στην οποία είναι τοποθετημένη η λάμπα δεν λαμβάνεται υπόψη σε αυτή τη μέθοδο. Οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης και ορισμένοι τύποι φωτισμού LED μπορεί να είναι εξαιρετικά αποδοτικοί (έως και 100 lumen ανά watt, για παράδειγμα). Ωστόσο, η αναλογία ενεργειακής απόδοσης από μόνη της δεν αντικατοπτρίζει την πραγματική ποσότητα φωτός που πραγματικά παρέχει μια πηγή φωτός για μια δεδομένη χρήση.
Η απόδοση του φωτισμού θα πρέπει να αξιολογείται σε σχέση με τη λάμπα στο εξάρτημα. Αντί να μετράτε τους αυλούς που εξέρχονται από ένα φως, θα πρέπει να μετρήσετε τους αυλούς που επιτυγχάνουν έναν τελικό στόχο. Μια τέτοια μέτρηση της απόδοσης φωτισμού δεν θα ταιριάζει ποτέ με τους αυλούς που παράγονται από την πηγή φωτισμού. Τα πράγματα που έχουν αντίκτυπο στον φωτισμό που τοποθετείται στο εξάρτημα είναι αυτά που προκαλούν τη χαμηλότερη απόδοση:
Τα παραδοσιακά φώτα εκπέμπουν φως προς όλες τις κατευθύνσεις, το οποίο είναι γνωστό ως παγιδευμένο φως. Αυτές οι πηγές φωτισμού απαιτούν επαρκείς καθρέφτες μέσα στις υποδοχές που είναι κατασκευασμένοι για να αντανακλούν όσο το δυνατόν περισσότερο φως και να το εστιάζουν στον επιδιωκόμενο στόχο. Ωστόσο, όλες οι δέσμες φωτός δεν μπορούν να ανακατευθυνθούν αποτελεσματικά.
- Προστατευτικοί φακοί: Τα φωτιστικά διαθέτουν συνήθως φακούς που, εκτός από το ότι εξυπηρετούν προστατευτικό σκοπό, βοηθούν επίσης στην εστίαση των ακτίνων φωτός στον επιδιωκόμενο στόχο. Ένα μέρος του εξόδου φωτός χάνεται επειδή τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή φακών δεν έχουν 100 τοις εκατό διαπερατότητα φωτός.
- Θερμοκρασία λειτουργίας - Σε περίπτωση διακυμάνσεων της θερμοκρασίας, η απόδοση πολλών πηγών φωτός μειώνεται. Στις 25 μοίρες, μετράται η απόδοση της πηγής. Ωστόσο, ειδικά για το φωτισμό του δρόμου, η πραγματική θερμοκρασία λειτουργίας διαφέρει πολύ από τη θερμοκρασία δοκιμής.
Πηγή ισχύος: Η πλειονότητα των πηγών φωτός διαθέτουν τροφοδοτικό που μπορεί να αλλάξει την τάση εισόδου στη συγκεκριμένη τάση της λάμπας. Η ζημιά στο τροφοδοτικό ενδέχεται να ποικίλλει από 5 τοις εκατό έως 25 τοις εκατό.
Ένα επιπλέον στοιχείο που επηρεάζει την απόλυτη απόδοση του φωτισμού και είναι κρίσιμο για τη σύγκριση του φωτισμού LED με τον συμβατικό φωτισμό είναι η υποβάθμιση της απόδοσης με την πάροδο του χρόνου. Οι παραδοσιακές πηγές φωτισμού, ιδίως οι λαμπτήρες αλογονιδίων μετάλλων, χαρακτηρίζονται από σημαντική υποβάθμιση της απόδοσης ακόμη και μετά από σύντομη χρήση:
Η διάρκεια ζωής των λαμπτήρων νατρίου υψηλής πίεσης είναι 24 000 ώρες, ωστόσο χάνουν περισσότερο από το 30 τοις εκατό της αρχικής τους απόδοσης. Οι λαμπτήρες αλογονιδίου μετάλλου έχουν διάρκεια ζωής 6,000–15,000 ώρες και έχουν απώλεια απόδοσης έως και 50 τοις εκατό . Με διάρκεια ζωής 50 000–{100 000 ωρών, ο φωτισμός LED υφίσταται μείωση παραγωγικότητας 30 τοις εκατό μετά από 50 000 ώρες χρήσης.
Η προαναφερθείσα σύγκριση καταδεικνύει αναμφίβολα ότι ο φωτισμός LED παρέχει ανώτερη απόδοση για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από μια παραδοσιακή πηγή φωτισμού, επιτρέποντας σε κάποιον να καθυστερήσει πολύ την ανάγκη αντικατάστασης ή επισκευής του φωτισμού.
Μελέτη περίπτωσης: Στην πολιτεία του Ουισκόνσιν στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα φώτα νατρίου υψηλής πίεσης που χρησιμοποιήθηκαν στο χώρο στάθμευσης του σχολείου αντικαταστάθηκαν με λαμπτήρες LED που παρείχαν 8040 lumens. Ο προηγούμενος φωτισμός παρείχε 19 000 lumens. Παρόλο που η περιοχή φωτίστηκε με λιγότερους αυλούς μετά την αναβάθμιση του φωτισμού, οι πελάτες στάθμευσης είπαν ότι η περιοχή ήταν πολύ καλύτερα φωτισμένη.
Σε σύγκριση με την περιοχή που φωτίζεται από λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης (19 000 lumens), η αριστερή πλευρά του χώρου στάθμευσης διαθέτει φωτισμό LED (8040 lumens), ο οποίος προσφέρει εξαιρετική ορατότητα.
