كيفية اختيار مصدر ضوء LED المناسب للضوء الأرضي؟
مع الطلب المتزايد على توفير الطاقة وحماية البيئة، فإننا نستخدم بشكل متزايد مصابيح LED في تصميم الإضاءة الأرضية.سوق LED حاليًا عبارة عن مزيج من الأسماك والتنين، الجيد والسيئ.يسعى العديد من المصنعين والشركات جاهدين للترويج لمنتجاتهم الخاصة.وأما هذه الفوضى فنظرنا الأفضل أن نتركه يرسل اختبارا بدلا من الاستماع.
ستبدأ شركة Eurborn Co., Ltd في اختيار مصابيح LED في الإضاءة الأرضية بما في ذلك المظهر، وتبديد الحرارة، وتوزيع الضوء، والوهج، والتركيب، وما إلى ذلك. واليوم، لن نتحدث عن معلمات المصابيح والفوانيس، بل سنتحدث فقط عن مصدر الضوء .هل تعرف حقًا كيفية اختيار مصدر ضوء LED جيد؟المعلمات الرئيسية لمصدر الضوء هي: التيار، والطاقة، والتدفق الضوئي، والتوهين الضوئي، ولون الضوء وتجسيد اللون.تركيزنا اليوم هو الحديث عن العنصرين الأخيرين، أولا الحديث بإيجاز عن العناصر الأربعة الأولى.
بادئ ذي بدء، كثيرا ما نقول: "كم واط من الضوء أريد؟"هذه العادة هي مواصلة مصدر الضوء التقليدي السابق.في ذلك الوقت، كان مصدر الضوء يحتوي فقط على العديد من القوة الكهربائية الثابتة، في الأساس يمكنك الاختيار فقط من بين تلك القوة الكهربائية، ولا يمكنك ضبطها بحرية، ومصباح LED الحالي اليوم، تم تغيير مصدر الطاقة قليلاً، وسيتم تغيير الطاقة على الفور!عندما يتم تشغيل نفس مصدر ضوء LED الموجود في الضوء الأرضي بتيار أكبر، سترتفع الطاقة، ولكنها ستؤدي إلى انخفاض كفاءة الضوء وزيادة تسوس الضوء.يرجى الاطلاع على الصورة أدناه
بشكل عام، التكرار = النفايات.لكنه يحفظ تيار العمل لمصباح LED.عندما يصل تيار المحرك إلى الحد الأقصى المسموح به في ظل هذه الظروف، مما يقلل تيار المحرك بمقدار 1/3، يكون التدفق الضوئي الذي تم التضحية به محدودًا للغاية، ولكن الفوائد هائلة:
يتم تقليل توهين الضوء إلى حد كبير؛
يمتد العمر الافتراضي إلى حد كبير؛
تحسين الموثوقية بشكل ملحوظ؛
استخدام أعلى للطاقة؛
لذلك، للحصول على مصدر ضوء LED جيد في الضوء الأرضي، يجب أن يستخدم تيار القيادة حوالي 70% من الحد الأقصى للتيار المقدر.
في هذه الحالة، يجب على المصمم أن يطلب مباشرة التدفق الضوئي.أما بالنسبة للقوة الكهربائية المستخدمة، فيجب أن تقررها الشركة المصنعة.يهدف هذا إلى تشجيع المصنعين على متابعة الكفاءة والاستقرار، بدلاً من التضحية بالكفاءة والحياة من خلال رفع القدرة الكهربائية لمصدر الضوء بشكل أعمى.
يتضمن ما ورد أعلاه هذه المعلمات: التيار، والطاقة، والتدفق الضوئي، والتوهين الضوئي.هناك علاقة وثيقة بينهما، ويجب عليك الانتباه إليها عند الاستخدام: أيهما هو ما تحتاجه حقًا؟
لون فاتح
في عصر مصادر الضوء التقليدية، عندما يتعلق الأمر بدرجة حرارة اللون، يهتم الجميع فقط بـ "الضوء الأصفر والضوء الأبيض"، وليس مشكلة انحراف لون الضوء.على أي حال، درجة حرارة اللون لمصدر الضوء التقليدي هي فقط من هذا النوع، ما عليك سوى اختيار واحد، وبشكل عام لن يحدث الكثير من الأخطاء.وفي عصر LED وجدنا أن لون الضوء في الضوء الأرضي له أنواع عديدة ومتنوعة.حتى نفس الدفعة من حبات المصباح قد تنحرف إلى الكثير من الغرابة والعديد من الاختلافات.
يقول الجميع أن مصابيح LED جيدة وموفرة للطاقة وصديقة للبيئة.ولكن هناك بالفعل العديد من الشركات التي تجعل مصابيح LED فاسدة!ما يلي هو مشروع واسع النطاق أرسله الأصدقاء والذي يهدف إلى تطبيق واقعي لعلامة تجارية محلية مشهورة لمصابيح وفوانيس LED، انظر إلى توزيع الضوء هذا، وتناسق درجة حرارة اللون، وهذا الضوء الأزرق الخافت….
في ضوء هذه الفوضى، وعد مصنع الإضاءة الأرضية LED للعملاء بما يلي: "مصابيحنا لديها انحراف في درجة حرارة اللون ضمن ±150K!"عندما تقوم الشركة باختيار المنتج، تشير المواصفات إلى ما يلي: "يتطلب انحرافًا في درجة حرارة اللون لخرزات المصباح في حدود ±150 كلفن"
يعتمد هذا 150K على استنتاج اقتباس من الأدبيات التقليدية: "انحراف درجة حرارة اللون ضمن ±150K، وهو أمر يصعب على العين البشرية اكتشافه."وهم يعتقدون أنه إذا كانت درجة حرارة اللون "ضمن ± 150 كلفن" فيمكن تجنب التناقضات.في الواقع، الأمر ليس بهذه البساطة.
على سبيل المثال، في غرفة التقادم في هذا المصنع، رأيت مجموعتين من قضبان الإضاءة بألوان فاتحة مختلفة بشكل واضح.كانت إحدى المجموعتين ذات لون أبيض دافئ عادي، وكانت المجموعة الأخرى متحيزة بشكل واضح.كما هو موضح في الشكل، يمكننا إيجاد الفرق بين شريطي الضوء.واحدة حمراء وواحدة خضراءوفقًا للبيان أعلاه، حتى عيون الإنسان يمكنها معرفة الاختلاف بالطبع، يجب أن يكون اختلاف درجة حرارة اللون أعلى من 150 كلفن.
كما يمكنك أن ترى، فإن مصدري الضوء اللذين يبدوان مختلفين تمامًا عن العين البشرية لديهما اختلاف في "درجة حرارة اللون المرتبطة" يبلغ 20 ألفًا فقط!
أليس الاستنتاج القائل بأن "انحراف درجة حرارة اللون ضمن ± 150 كلفن، ومن الصعب على العين البشرية اكتشافه" خاطئ؟لا تقلق، اسمحوا لي أن أشرح ببطء: اسمحوا لي أن أتحدث عن مفهومي درجة حرارة اللون مقابل (CT) درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT).نشير عادةً إلى "درجة حرارة اللون" لمصدر الضوء في الضوء الأرضي، ولكن في الواقع، نقتبس عمومًا عمود "درجة حرارة اللون المرتبطة" في تقرير الاختبار.تعريف هاتين المعلمتين في "معيار تصميم الإضاءة المعمارية GB50034-2013"
درجة حرارة اللون
عندما تكون لونية مصدر الضوء هي نفس لونية الجسم الأسود عند درجة حرارة معينة، فإن درجة الحرارة المطلقة للجسم الأسود هي درجة حرارة اللون لمصدر الضوء.المعروف أيضا باسم كروما.الوحدة ك.
درجة حرارة اللون المرتبطة
عندما لا تكون النقطة اللونية لمصدر الضوء في الضوء الأرضي على موضع الجسم الأسود، وتكون لونية مصدر الضوء أقرب إلى لونية الجسم الأسود عند درجة حرارة معينة، فإن درجة الحرارة المطلقة للجسم الأسود هي درجة حرارة اللون المرتبطة لمصدر الضوء، ويشار إليها بدرجة حرارة اللون المترابطة.الوحدة ك.
يشير خط الطول والعرض على الخريطة إلى موقع المدينة، وتشير قيمة الإحداثيات (x، y) على "خريطة إحداثيات الألوان" إلى موقع لون فاتح معين.انظر إلى الصورة أدناه، الموضع (0.1، 0.8) هو اللون الأخضر النقي، والموضع (07، 0.25) هو اللون الأحمر النقي.الجزء الأوسط هو في الأساس ضوء أبيض.لا يمكن وصف هذا النوع من "درجة البياض" بالكلمات، لذلك هناك مفهوم "درجة حرارة اللون". ويتم تمثيل الضوء المنبعث من لمبة خيوط التنغستن عند درجات حرارة مختلفة كخط على مخطط إحداثيات الألوان، يسمى "الجسم الأسود" locus"، والمختصر بـ BBL، ويسمى أيضًا "منحنى بلانك".اللون المنبعث من إشعاع الجسم الأسود، تبدو أعيننا مثل "الضوء الأبيض الطبيعي".بمجرد أن ينحرف تنسيق اللون لمصدر الضوء عن هذا المنحنى، نعتقد أنه يحتوي على "تشكيل لوني".
أقدم لمبة تنجستين لدينا، مهما كانت طريقة صنعها، لا يمكن أن يقع لونها الفاتح إلا على هذا الخط الذي يمثل الضوء الأبيض البارد والدافئ (الخط الأسود السميك في الصورة).نحن نسمي اللون الفاتح في مواضع مختلفة على هذا الخط "درجة حرارة اللون". الآن بعد أن تقدمت التكنولوجيا، الضوء الأبيض الذي صنعناه، يقع لون الضوء على هذا الخط. لا يمكننا العثور إلا على النقطة "الأقرب"، اقرأ درجة حرارة اللون لهذه النقطة، وأطلق عليها "درجة حرارة اللون المرتبطة". الآن أنت تعلم؟ لا تقل أن الانحراف هو ±150 ألف. حتى لو كان مصدرا الضوء متطابقين تمامًا مع CCT، فقد يكون لون الضوء مختلفًا تمامًا .
ما تكبير على "الأيسوثرم" 3000K:
مصدر ضوء LED في الضوء الأرضي، لا يكفي للقول فقط أن درجة حرارة اللون ليست كافية.حتى لو كان الجميع 3000 ألف، سيكون هناك ألوان حمراء أو خضراء." إليك مؤشر جديد: SDCM.
لا نزال نستخدم المثال أعلاه، هاتين المجموعتين من أشرطة الإضاءة، "درجة حرارة اللون المرتبطة" الخاصة بهما تختلف بمقدار 20 ألفًا فقط!ويمكن القول أنها متطابقة تقريبا.ولكن في الواقع، من الواضح أنها ذات ألوان فاتحة مختلفة.أين المشكلة؟
ومع ذلك، الحقيقة هي: دعونا نلقي نظرة على مخطط SDCM الخاص بهم
الصورة أعلاه هي اللون الأبيض الدافئ 3265K على اليسار.يرجى الانتباه إلى النقطة الصفراء الصغيرة الموجودة على يمين القطع الناقص الأخضر، وهي موضع مصدر الضوء على مخطط اللونية.الصورة أدناه خضراء على اليمين، وقد خرج موقعه خارج الشكل البيضاوي الأحمر.دعونا نلقي نظرة على مواقع مصدري الضوء على الرسم البياني اللوني في المثال أعلاه.أقرب القيم لمنحنى الجسم الأسود هي 3265K و3282K، والتي يبدو أنها تختلف بمقدار 20K فقط، ولكن في الواقع المسافة بينهما بعيدة ~.
لا يوجد خط 3200 كيلو في برنامج الاختبار، فقط 3500 كيلو.دعونا نرسم دائرة 3200K بأنفسنا:
تمثل الدوائر الأربع باللون الأصفر والأزرق والأخضر والأحمر على التوالي 1 و3 و5 و7 "خطوات" من "لون الضوء المثالي".تذكر: عندما يكون الاختلاف في لون الضوء خلال 5 خطوات، فإن العين البشرية لا تستطيع تمييزه بشكل أساسي، وهذا يكفي.وينص المعيار الوطني الجديد أيضًا على ما يلي: "يجب ألا يزيد تحمل اللون عند استخدام مصادر إضاءة مماثلة عن 5 SDCM."
دعونا نرى: النقطة التالية هي ضمن 5 خطوات من لون الضوء "المثالي".نعتقد أنه لون فاتح أكثر جمالا.أما بالنسبة للنقطة أعلاه، فقد تم القيام بـ 7 خطوات، وتستطيع العين البشرية رؤية لونه بوضوح.
سوف نستخدم SDCM لتقييم لون الضوء، فكيف نقيس هذه المعلمة؟يُنصح بإحضار مطياف معك، بلا مزحة، مطياف محمول!ففي الضوء الأرضي، تكون دقة لون الضوء مهمة بشكل خاص، لأن الألوان المحمرّة والخضراء قبيحة.
والتالي هو Color Renderingndex.
في الإضاءة الأرضية التي تتطلب مؤشر تجسيد لوني عالي هي إضاءة المباني، مثل غسالات الجدران المستخدمة في إضاءة أسطح المباني والمصابيح الكاشفة المستخدمة في الإضاءة الأرضية.سيؤدي انخفاض مؤشر تجسيد اللون إلى الإضرار بشكل خطير بجمال المبنى المضاء أو المناظر الطبيعية.
بالنسبة للتطبيقات الداخلية، تنعكس أهمية مؤشر تجسيد اللون بشكل خاص في المناطق السكنية ومتاجر البيع بالتجزئة وإضاءة الفنادق والمناسبات الأخرى.بالنسبة لبيئة المكتب، فإن خصائص تجسيد الألوان ليست مهمة جدًا، لأن إضاءة المكتب مصممة لتوفير أفضل إضاءة لتنفيذ العمل، وليس للجماليات.
يعد تجسيد الألوان جانبًا مهمًا في تقييم جودة الإضاءة.يعد Color Renderingndex طريقة مهمة لتقييم تجسيد اللون لمصادر الضوء.إنها معلمة مهمة لقياس خصائص اللون لمصادر الضوء الاصطناعي.يستخدم على نطاق واسع لتقييم مصادر الإضاءة الاصطناعية.تأثيرات المنتج تحت Ra مختلفة:
بشكل عام، كلما ارتفع مؤشر تجسيد اللون، كان تجسيد اللون لمصدر الضوء أفضل وكانت القدرة على استعادة لون الكائن أقوى.ولكن هذا مجرد "عادة".هل هذا هو الحال فعلا؟هل من الموثوق تمامًا استخدام مؤشر تجسيد اللون لتقييم قوة إعادة إنتاج اللون لمصدر الضوء؟تحت أي ظروف ستكون هناك استثناءات؟
من أجل توضيح هذه المسائل، يجب علينا أولاً أن نفهم ما هو مؤشر تجسيد اللون وكيف يتم استخلاصه.لقد نصت CIE بشكل جيد على مجموعة من الأساليب لتقييم تجسيد الألوان لمصادر الضوء.يستخدم 14 عينة ألوان اختبارية، تم اختبارها بمصادر ضوء قياسية للحصول على سلسلة من قيم السطوع الطيفية، وينص على أن مؤشر تجسيد اللون الخاص به هو 100. يتم تسجيل مؤشر تجسيد اللون لمصدر الضوء الذي تم تقييمه مقابل مصدر الضوء القياسي وفقًا لـ مجموعة من طرق الحساب.عينات الألوان التجريبية الـ 14 هي كما يلي:
من بينها، يتم استخدام الرقم 1-8 لتقييم مؤشر تجسيد اللون العام Ra، ويتم اختيار 8 ألوان تمثيلية ذات تشبع متوسط.بالإضافة إلى عينات الألوان القياسية الثمانية المستخدمة لحساب مؤشر تجسيد اللون العام، توفر CIE أيضًا ستة عينات ألوان قياسية لحساب مؤشر تجسيد اللون للألوان الخاصة لاختيار بعض خصائص تجسيد اللون الخاصة لمصدر الضوء، على التوالي، المشبع درجات أعلى من لون الجلد الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق والأوروبي والأمريكي والأوراق الخضراء (رقم 9-14).تضيف طريقة حساب مؤشر تجسيد اللون لمصدر الضوء في بلدي أيضًا R15، وهي عينة ألوان تمثل لون بشرة النساء الآسيويات.
هنا تأتي المشكلة: عادةً ما يتم الحصول على ما نسميه قيمة مؤشر تجسيد اللون Ra بناءً على تجسيد اللون لثمانية عينات ألوان قياسية بواسطة مصدر الضوء.تحتوي عينات الألوان الثمانية على درجة صفاء وخفة متوسطة، وجميعها ألوان غير مشبعة.إنها نتيجة جيدة لقياس تجسيد اللون لمصدر ضوء ذو طيف مستمر ونطاق تردد واسع، ولكنه سيسبب مشاكل عند تقييم مصدر الضوء ذو الشكل الموجي الحاد ونطاق التردد الضيق.
مؤشر تجسيد اللون Ra مرتفع، هل يجب أن يكون تجسيد اللون جيدًا؟
على سبيل المثال: قمنا باختبار 2 في الضوء الأرضي، انظر الصورتين التاليتين، الصف الأول من كل صورة هو أداء مصدر الضوء القياسي على عينات الألوان المختلفة، والصف الثاني هو أداء مصدر الضوء LED الذي تم اختباره على عينات الألوان المختلفة.
مؤشر تجسيد اللون لهذين المصدرين للضوء LED في الضوء الأرضي، المحسوب وفقًا لطريقة الاختبار القياسية، هو:
الجزء العلوي لديه Ra = 80 والسفلي لديه Ra = 67.مفاجأة؟السبب الجذري؟في الواقع، لقد تحدثت عن ذلك بالفعل أعلاه.
بالنسبة لأي طريقة، قد تكون هناك أماكن لا يمكن تطبيقها فيها.لذا، إذا كان الأمر خاصًا بالمساحة ذات متطلبات الألوان الصارمة للغاية، فما هي الطريقة التي يجب أن نستخدمها للحكم على ما إذا كان مصدر ضوء معين مناسبًا للاستخدام؟قد تكون طريقتي غبية بعض الشيء: انظر إلى طيف مصدر الضوء.
فيما يلي التوزيع الطيفي للعديد من مصادر الضوء النموذجية، وهي ضوء النهار (Ra100)، المصباح المتوهج (Ra100)، مصباح الفلورسنت (Ra80)، علامة تجارية معينة من LED (Ra93)، مصباح الهاليد المعدني (Ra90).
وقت النشر: 27 يناير 2021