Kuidas valida õige LED-valgusallikas maapinnalähedaseks valgustuseks?
Kasvava nõudlusega energiasäästu ja keskkonnakaitse järele kasutame üha enam LED-valgusteid maapinnal valgustatuna. LED-turg on praegu segu kalast ja draakonist, heast ja halvast. Erinevad tootjad ja ettevõtted pingutavad kõvasti, et oma tooteid reklaamida. Selle kaose osas on meie arvates parem lasta tal test saata, mitte kuulata.
Eurborn Co., Ltd alustab LED-valgustite valikuga, mis hõlmab välimust, soojuse hajumist, valguse jaotumist, pimestamist, paigaldust jne. Täna ei räägi me lampide ja laternate parameetritest, vaid räägime valgusallikast. Kas teate tõesti, kuidas valida head LED-valgusallikat? Valgusallika peamised parameetrid on: voolutugevus, võimsus, valgusvoog, valguse sumbumine, valguse värvus ja värviedastus. Täna keskendume kahele viimasele punktile, kõigepealt räägime lühidalt esimesest neljast punktist.
Esiteks küsime tihti: "Mitu vatti valgust ma tahan?" See harjumus seisneb eelmise traditsioonilise valgusallika jätkamises. Tol ajal oli valgusallikal vaid mitu fikseeritud võimsust, põhimõtteliselt sai valida ainult nende võimsuste vahel, seda ei saanud vabalt reguleerida ja praeguse LED-i puhul, kui toiteallikat veidi muuta, muutub kohe ka võimsus! Kui sama LED-valgusallikat maapinnal oleva valguse puhul kasutatakse suuremat voolutugevust, suureneb võimsus, kuid see põhjustab valguse efektiivsuse langust ja valguse hääbumise suurenemist. Vaadake allolevat pilti.
Üldiselt öeldes on redundantsus = raiskamine. Kuid see säästab LED-i töövoolu. Kui ajamivool saavutab antud olukorras lubatud maksimaalse nimiväärtuse, vähendades ajamivoolu 1/3 võrra, on ohverdatud valgusvoog väga piiratud, kuid eelised on tohutud:
Valguse sumbumine on oluliselt vähenenud;
Eluiga pikeneb oluliselt;
Märkimisväärselt paranenud töökindlus;
Suurem energiatarve;
Seega peaks hea maapinnalähedase valgusallika LED-valgusallika juhtvool olema umbes 70% maksimaalsest nimivoolust.
Sellisel juhul peaks disainer otse valgusvoo küsima. Kasutatava võimsuse peaks otsustama tootja. See peaks ergutama tootjaid püüdlema efektiivsuse ja stabiilsuse poole, selle asemel, et valgusallika võimsust pimesi suurendades efektiivsust ja eluiga ohverdada.
Eelnevalt mainitud parameetrid hõlmavad järgmisi parameetreid: voolutugevus, võimsus, valgusvoog ja valguse sumbumine. Nende vahel on tihe seos ja kasutamisel tuleks neile tähelepanu pöörata: millist neist te tegelikult vajate?
Hele värv
Traditsiooniliste valgusallikate ajastul on värvitemperatuuri puhul oluline ainult "kollane ja valge valgus", mitte valguse värvihälve. Igatahes on traditsiooniliste valgusallikate värvitemperatuur ainult selline – valige lihtsalt üks ja üldiselt ei lähe see liiga valesti. LED-ajastul oleme avastanud, et maapinnal olevate valgustite valguse värvus on väga mitmekesine. Isegi sama partii lampidel võib olla palju kummalisi ja erinevaid kõrvalekaldeid.
Kõik ütlevad, et LED on hea, energiasäästlik ja keskkonnasõbralik. Aga tegelikult on palju ettevõtteid, kes LED-id halvaks teevad! Järgnev on sõbra saadetud suuremahuline projekt, mille eesmärk on kuulsa kodumaise kaubamärgi LED-lampide ja -laternate reaalne rakendus. Vaadake seda valgusjaotust, seda värvitemperatuuri järjepidevust, seda nõrka sinist valgust...
Seda kaost silmas pidades lubas kohusetundlik LED-valgustite tehas klientidele: "Meie lampide värvustemperatuuri hälve on ±150K piires!" Tootevaliku tegemisel märgitakse spetsifikatsioonides: "See nõuab lampide helmeste värvustemperatuuri hälvet ±150K piires."
See 150K põhineb traditsioonilise kirjanduse tsitaadil: "Värvitemperatuuri hälve on ±150K piires, mida on inimsilmal raske tuvastada." Usutakse, et kui värvitemperatuur on "±150K piires", saab ebakõlasid vältida. Tegelikult pole see nii lihtne.
Näiteks nägin selle tehase laagerdumisruumis kahte rühma valgusribasid, millel olid ilmselgelt erinevad valgusvärvid. Üks rühm oli tavaline soe valge ja teine rühm oli ilmselgelt kallutatud. Nagu joonisel näidatud, leidsime kahe valgusriba erinevuse. Üks oli punakas ja teine rohekas. Eeltoodu kohaselt suudab isegi inimsilm erinevust eristada, kuid värvitemperatuuri erinevus peab olema suurem kui 150 K.
Nagu näha, on kahel inimsilmale täiesti erineva välimusega valgusallikal "korreleeritud värvustemperatuuri" erinevus vaid 20 K!
Kas järeldus, et "värvtemperatuuri hälve on ±150K piires ja inimsilmal on seda raske tuvastada", pole vale? Ärge muretsege, palun lubage mul aeglaselt selgitada: lubage mul rääkida kahest mõistest: värvustemperatuur ja (CT) ehk korreleeritud värvustemperatuur (CCT). Tavaliselt viitame valgusallika "värvtemperatuurile" maapinnalähedase valguse suhtes, kuid tegelikult tsiteerime üldiselt katsearuandes veergu "korreleeritud värvustemperatuur". Nende kahe parameetri määratlus on esitatud standardis "Arhitektuuriline valgustusdisaini standard GB50034-2013".
Värvitemperatuur
Kui valgusallika värvsus on teatud temperatuuril sama mis mustal kehal, siis musta keha absoluuttemperatuur on valgusallika värvustemperatuur. Seda nimetatakse ka kromaatilisuseks. Ühik on K.
Korreleeritud värvitemperatuur
Kui maapinnal oleva valguse allika värvsuspunkt ei asu mustkeha joonel ja valgusallika värvsus on teatud temperatuuril mustkeha värvsusele kõige lähemal, siis on mustkeha absoluuttemperatuur valgusallika korreleeritud värvsustemperatuur, mida nimetatakse korreleeritud värvsustemperatuuriks. Ühik on K.
Kaardil olevad laius- ja pikkuskraadid näitavad linna asukohta ning "värvikoordinaatide kaardil" olevad (x, y) koordinaatide väärtused näitavad teatud valgusvärvi asukohta. Vaadake allolevat pilti, positsioon (0,1, 0,8) on puhas roheline ja positsioon (07, 0,25) on puhas punane. Keskmine osa on põhimõtteliselt valge valgus. Seda tüüpi "valgesuse astet" ei saa sõnadega kirjeldada, seega on olemas "värvitemperatuuri" mõiste. Volframniidi poolt erinevatel temperatuuridel kiirgav valgus on värvikoordinaatide diagrammil kujutatud joonena, mida nimetatakse "musta keha lookuseks", lühendatult BBL, mida nimetatakse ka "Plancki kõveraks". Musta keha kiirguse poolt kiiratav värv näeb meie silmale välja nagu "normaalne valge valgus". Kui valgusallika värvikoordinaat sellest kõverast kõrvale kaldub, arvame, et sellel on "värvivarjund".
Meie varaseim volframlamp, olenemata valmistusviisist, langeb valguse värvus ainult sellele joonele, mis tähistab külma ja sooja valget valgust (pildil olev paks must joon). Me nimetame valguse värvust selle joone erinevates positsioonides "värvitemperatuuriks". Nüüd, kus tehnoloogia on arenenud, langeb meie valmistatud valge valguse valguse värvus sellele joonele. Me saame leida ainult "lähima" punkti, lugeda selle punkti värvitemperatuuri ja nimetada seda "korreleeritud värvitemperatuuriks". Nüüd teate? Ärge öelge, et hälve on ±150K. Isegi kui kahel valgusallikal on täpselt sama värvitooni koefitsient, võib valguse värvus olla üsna erinev.
Mida suumida 3000K "isotermil":
Maapinnal oleva valguse LED-valgusallika puhul ei piisa ainult ebapiisava värvitemperatuuri ütlemisest. Isegi kui kõik on 3000K, on punaseid või rohekaid toone." Siin on uus indikaator: SDCM.
Kasutades ikka veel ülaltoodud näidet, on nende kahe valgusriba komplekti "korreleeritud värvustemperatuur" vaid 20 K võrra erinev! Võib öelda, et need on peaaegu identsed. Tegelikult on aga tegemist ilmselgelt erinevate valgusvärvidega. Kus on probleem?
Tõde on aga see: vaatame nende SDCM-diagrammi
Ülalolev pilt on vasakul soe valge 3265K. Palun pöörake tähelepanu rohelise ellipsi paremal küljel asuvale väikesele kollasele täpile, mis näitab valgusallika asukohta värvsusdiagrammil. Allolev pilt on paremal rohekas ja selle asukoht on punasest ovaalist väljas. Vaatame kahe valgusallika asukohta ülaltoodud näites värvsusdiagrammil. Nende lähimad väärtused musta keha kõverale on 3265K ja 3282K, mis näivad erinevat vaid 20K võrra, kuid tegelikult on nende kaugus väga suur.
Testimistarkvaras pole 3200K joont, ainult 3500K. Joonistame ise 3200K ringi:
Neli ringi – kollane, sinine, roheline ja punane – tähistavad vastavalt 1, 3, 5 ja 7 „astme“ kaugusele „täiuslikust valguse värvusest“. Pidage meeles: kui valguse värvuse erinevus on 5 astme piires, siis inimsilm seda põhimõtteliselt ei erista, sellest piisab. Uus riiklik standard sätestab ka: „Sarnaste valgusallikate värvitaluvus ei tohiks olla suurem kui 5 SDCM.“
Vaatame: järgmine punkt on "täiuslikust" heledast värvist 5 sammu kaugusel. Meie arvates on see ilusam heledast värvist. Mis puutub ülaltoodud punkti, siis on astutud 7 sammu ja inimsilm näeb tema värvivarju selgelt.
Valguse värvuse hindamiseks kasutame SDCM-i, seega kuidas seda parameetrit mõõta? Soovitatav on kaasa võtta spektromeeter, ilma naljata, kaasaskantav spektromeeter! Maapealses valguses on valguse värvuse täpsus eriti oluline, kuna punakad ja rohekad värvid on koledad.
Ja järgmine on värviedastusindex.
Maapealse valguse puhul on kõrge värviedastusindeks vajalik hoonete valgustuses, näiteks hoonete pinnavalgustuseks kasutatavad seinavalgustid ja maapealse valguse jaoks kasutatavad prožektorid. Madal värviedastusindeks kahjustab oluliselt valgustatud hoone või maastiku ilu.
Siseruumides on värviedastusindeksi olulisus eriti oluline elamute, jaekaupluste, hotellide ja muude ürituste valgustuses. Kontorikeskkonnas pole värviedastusomadused nii olulised, kuna kontorivalgustus on loodud pakkuma parimat valgustust töö tegemiseks, mitte esteetika huvides.
Värviedastus on valgustuse kvaliteedi hindamise oluline aspekt. Värviedastusindeks on oluline meetod valgusallikate värviedastuse hindamiseks. See on oluline parameeter kunstlike valgusallikate värviomaduste mõõtmiseks. Seda kasutatakse laialdaselt kunstlike valgusallikate hindamiseks. Toote mõju erinevate Ra väärtuste korral:
Üldiselt võib öelda, et mida kõrgem on värviedastusindeks, seda parem on valgusallika värviedastus ja seda tugevam on objekti värvi taastamise võime. Kuid see on ainult "tavapärane" arvamus. Kas see on tõesti nii? Kas värviedastusindeksi kasutamine valgusallika värviedastusvõime hindamiseks on absoluutselt usaldusväärne? Millistel asjaoludel esineb erandeid?
Nende küsimuste selgitamiseks peame kõigepealt mõistma, mis on värviedastusindeks ja kuidas seda tuletatakse. CIE on kehtestanud valgusallikate värviedastuse hindamise meetodite komplekti. See kasutab 14 testvärvinäidist, mida on testitud standardsete valgusallikatega, et saada spektraalse heleduse väärtuste seeria, ja sätestab, et selle värviedastusindeks on 100. Hinnatud valgusallika värviedastusindeks hinnatakse standardse valgusallika suhtes vastavalt arvutusmeetodite komplektile. 14 eksperimentaalset värvinäidist on järgmised:
Nende hulgast kasutatakse üldise värviedastusindeksi Ra hindamiseks nr 1-8 ning valitakse 8 keskmise küllastusega representatiivset tooni. Lisaks kaheksale standardvärvinäidisele, mida kasutatakse üldise värviedastusindeksi arvutamiseks, pakub CIE ka kuut standardvärvinäidist erivärvide värviedastusindeksi arvutamiseks, et valida valgusallika teatud spetsiaalsed värviedastusomadused, näiteks punase, kollase, rohelise, sinise, Euroopa ja Ameerika nahavärvi ning leherohelise küllastusastmed (nr 9-14). Minu riigi valgusallika värviedastusindeksi arvutamise meetod lisab ka R15, mis on Aasia naiste nahatooni esindav värvinäidis.
Siit tulebki probleem: tavaliselt saadakse värviedastusindeksi väärtus Ra kaheksa standardvärvinäidise värviedastuse põhjal valgusallika poolt. Need kaheksa värvinäidist on keskmise värvusastme ja heledusega ning kõik on küllastumata värvid. Hea tulemus on mõõta pideva spektri ja laia sagedusribaga valgusallika värviedastust, kuid see tekitab probleeme järsu lainekuju ja kitsa sagedusribaga valgusallika hindamisel.
Värviedastusindeks Ra on kõrge, kas värviedastus peab olema hea?
Näiteks: Oleme testinud kahte maapinnavalguses, vaadake järgmisi kahte pilti, iga pildi esimene rida on standardvalgusallika toimivus erinevatel värviproovidel ja teine rida on testitud LED-valgusallika toimivus erinevatel värviproovidel.
Nende kahe maapinnalähedase valguse LED-valgusallika värviedastusindeks, mis on arvutatud standardse katsemeetodi järgi, on:
Ülemisel on Ra=80 ja alumisel Ra=67. Üllatus? Peamine põhjus? Tegelikult olen sellest juba eespool rääkinud.
Iga meetodi puhul võib olla kohti, kus see ei ole rakendatav. Seega, kui see on spetsiifiline ruumile, kus on väga ranged värvinõuded, siis millist meetodit peaksime kasutama, et hinnata, kas teatud valgusallikas sobib kasutamiseks? Minu meetod võib olla veidi rumal: vaadake valgusallika spektrit.
Järgnevalt on toodud mitme tüüpilise valgusallika spektraalne jaotus, nimelt päevavalguslamp (Ra100), hõõglamp (Ra100), luminofoorlamp (Ra80), teatud LED-bränd (Ra93) ja metallhalogeniidlamp (Ra90).
Postituse aeg: 27. jaanuar 2021
