چگونه منبع نور LED مناسب را برای نور زمینی انتخاب کنیم؟
با افزایش تقاضا برای صرفهجویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست، ما به طور فزایندهای از چراغهای LED برای طراحی چراغهای زمینی استفاده میکنیم. بازار LED در حال حاضر ترکیبی از ماهی و اژدها، خوب و بد است. تولیدکنندگان و مشاغل مختلف برای تبلیغ محصولات خود سخت تلاش میکنند. با توجه به این هرج و مرج، نظر ما این است که بهتر است به جای گوش دادن، اجازه دهیم او یک آزمایش ارسال کند.
شرکت Eurborn انتخاب LED برای نور زمینی شامل ظاهر، اتلاف گرما، توزیع نور، خیرگی، نصب و غیره را آغاز خواهد کرد. امروز، ما در مورد پارامترهای لامپها و فانوسها صحبت نخواهیم کرد، فقط در مورد منبع نور صحبت خواهیم کرد. آیا واقعاً میدانید چگونه یک منبع نور LED خوب انتخاب کنید؟ پارامترهای اصلی منبع نور عبارتند از: جریان، توان، شار نوری، تضعیف نوری، رنگ نور و نمود رنگ. تمرکز امروز ما صحبت در مورد دو مورد آخر است، ابتدا به طور خلاصه در مورد چهار مورد اول صحبت خواهیم کرد.
اول از همه، ما اغلب میگوییم: "چند وات نور میخواهم؟" این عادت، ادامهی منبع نور سنتی قبلی است. در آن زمان، منبع نور فقط چندین وات ثابت داشت، اساساً شما فقط میتوانستید از بین آن واتها انتخاب کنید، نمیتوانید آن را آزادانه تنظیم کنید، و در مورد LED فعلی، منبع تغذیه کمی تغییر کرده است، توان بلافاصله تغییر خواهد کرد! وقتی همان منبع نور LED با جریان بیشتر روشن میشود، توان افزایش مییابد، اما باعث کاهش راندمان نور و افزایش افت نور میشود. لطفاً به تصویر زیر نگاه کنید.
به طور کلی، افزونگی = اتلاف. اما جریان کاری LED را ذخیره میکند. هنگامی که جریان درایو تحت شرایط به حداکثر مقدار مجاز میرسد، جریان درایو به میزان ۱/۳ کاهش مییابد و شار نوری از دست رفته بسیار محدود میشود، اما مزایای آن بسیار زیاد است:
میرایی نور به میزان قابل توجهی کاهش مییابد؛
طول عمر بسیار افزایش مییابد؛
قابلیت اطمینان به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
مصرف برق بالاتر؛
بنابراین، برای یک منبع نور LED خوب در نور زمین، جریان راه اندازی باید حدود ۷۰٪ از حداکثر جریان نامی را استفاده کند.
در این مورد، طراح باید مستقیماً شار نوری را درخواست کند. اینکه از چه وات استفاده شود، باید توسط سازنده تعیین شود. این کار برای تشویق تولیدکنندگان به دنبال کردن کارایی و پایداری است، نه اینکه با افزایش کورکورانه وات منبع نور، کارایی و طول عمر را فدا کنند.
موارد ذکر شده شامل این پارامترها میشود: جریان، توان، شار نوری و میرایی نوری. رابطه نزدیکی بین آنها وجود دارد و باید در استفاده به آنها توجه کنید: کدام یک همان چیزی است که واقعاً به آن نیاز دارید؟
رنگ روشن
در عصر منابع نور سنتی، وقتی صحبت از دمای رنگ میشود، همه فقط به "نور زرد و نور سفید" اهمیت میدهند، نه به مشکل انحراف رنگ نور. به هر حال، دمای رنگ منبع نور سنتی فقط از این نوع است، فقط یکی را انتخاب کنید و به طور کلی خیلی اشتباه نخواهید کرد. در عصر LED، متوجه شدیم که رنگ نور در نور زمینی انواع مختلفی دارد. حتی یک دسته از دانههای لامپ ممکن است به طرز عجیبی و با تفاوتهای زیادی منحرف شوند.
همه میگویند LED خوب، کممصرف و سازگار با محیط زیست است. اما در واقع شرکتهای زیادی هستند که LEDها را بیارزش میکنند! در ادامه، یک پروژه در مقیاس بزرگ که توسط یکی از دوستان ارسال شده است، آمده است. هدف، کاربرد واقعی یک برند داخلی معروف لامپها و فانوسهای LED است. به این توزیع نور، این ثبات دمای رنگ، این نور آبی کمرنگ نگاه کنید...
با توجه به این هرج و مرج، یک کارخانهی روشنایی LED زمینیِ وظیفهشناس به مشتریان خود قول داد: «لامپهای ما انحراف دمای رنگ در محدودهی ±150 کلوین دارند!» وقتی شرکت در حال انتخاب محصول است، مشخصات فنی نشان میدهد: «نیازمند انحراف دمای رنگ دانههای لامپ در محدودهی ±150 کلوین است.»
این ۱۵۰ کلوین بر اساس نتیجهگیری نقل قول از متون سنتی است: «انحراف دمای رنگ در محدوده ±۱۵۰ کلوین است که تشخیص آن برای چشم انسان دشوار است.» آنها معتقدند که اگر دمای رنگ «در محدوده ±۱۵۰ کلوین» باشد، میتوان از این ناسازگاریها جلوگیری کرد. در واقع، واقعاً به این سادگی نیست.
به عنوان مثال، در اتاق کهنهسازی این کارخانه، دو گروه از میلههای نور با رنگهای نور کاملاً متفاوت دیدم. یک گروه سفید گرم معمولی بود و گروه دیگر آشکارا متمایل به سبز. همانطور که در شکل نشان داده شده است، میتوانیم تفاوت بین دو میله نور را پیدا کنیم. یکی مایل به قرمز و دیگری مایل به سبز. طبق گفته بالا، حتی چشم انسان هم میتواند تفاوت را تشخیص دهد، البته تفاوت دمای رنگ باید بالاتر از ۱۵۰ کلوین باشد.
همانطور که میتوانید حدس بزنید، دو منبع نوری که از نظر چشم انسان کاملاً متفاوت به نظر میرسند، اختلاف «دمای رنگ همبسته» تنها 20 کلوین دارند!
آیا این نتیجهگیری که «انحراف دمای رنگ در محدوده ±150 کلوین است و تشخیص آن برای چشم انسان دشوار است» اشتباه نیست؟ نگران نباشید، لطفاً اجازه دهید به آرامی توضیح دهم: اجازه دهید در مورد دو مفهوم دمای رنگ در مقابل دمای رنگ همبسته (CCT) صحبت کنم. ما معمولاً در نور زمین به «دمای رنگ» منبع نور اشاره میکنیم، اما در واقع، ما عموماً ستون «دمای رنگ همبسته» را در گزارش آزمایش ذکر میکنیم. تعریف این دو پارامتر در «استاندارد طراحی روشنایی معماری GB50034-2013» آمده است.
دمای رنگ
وقتی رنگپذیری منبع نور در دمای مشخصی با رنگپذیری جسم سیاه برابر باشد، دمای مطلق جسم سیاه، دمای رنگ منبع نور است. همچنین به عنوان کروما شناخته میشود. واحد آن K است.
دمای رنگ همبسته
وقتی نقطه رنگپذیری منبع نور در نور زمینه روی مکان هندسی جسم سیاه نباشد و رنگپذیری منبع نور در یک دمای خاص به رنگپذیری جسم سیاه نزدیکتر باشد، دمای مطلق جسم سیاه، دمای رنگ همبسته منبع نور است که به آن دمای رنگ همبسته میگویند. واحد آن کلوین است.
طول و عرض جغرافیایی روی نقشه، موقعیت شهر را نشان میدهد و مقدار مختصات (x، y) روی "نقشه مختصات رنگی" موقعیت یک رنگ نور خاص را نشان میدهد. به تصویر زیر نگاه کنید، موقعیت (0.1، 0.8) سبز خالص و موقعیت (07، 0.25) قرمز خالص است. قسمت میانی اساساً نور سفید است. این نوع "درجه سفیدی" را نمیتوان با کلمات توصیف کرد، بنابراین مفهوم "دمای رنگ" وجود دارد. نور ساطع شده توسط لامپ رشتهای تنگستن در دماهای مختلف به صورت یک خط در نمودار مختصات رنگی، به نام "مکان جسم سیاه"، به اختصار BBL، که "منحنی پلانک" نیز نامیده میشود، نشان داده میشود. رنگ ساطع شده توسط تابش جسم سیاه، برای چشمان ما مانند "نور سفید معمولی" به نظر میرسد. هنگامی که مختصات رنگ منبع نور از این منحنی منحرف میشود، فکر میکنیم که "رنگ سایه" دارد.
اولین لامپ تنگستن ما، صرف نظر از نحوه ساختش، رنگ نورش فقط میتوانست روی این خط که نشان دهنده نور سفید سرد و گرم است (خط سیاه ضخیم در تصویر) بیفتد. ما رنگ نور را در موقعیتهای مختلف روی این خط "دمای رنگ" مینامیم. اکنون که فناوری پیشرفته شده است، رنگ نور سفیدی که ما ساختهایم روی این خط میافتد. ما فقط میتوانیم یک نقطه "نزدیکترین" را پیدا کنیم، دمای رنگ این نقطه را بخوانیم و آن را "دمای رنگ همبسته" بنامیم. حالا فهمیدی؟ نگویید انحراف ±150 کلوین است. حتی اگر دو منبع نور دقیقاً همان CCT باشند، رنگ نور ممکن است کاملاً متفاوت باشد.
چه چیزی روی «ایزوترم» ۳۰۰۰ کلوین زوم میکند:
منبع نور LED در نور زمین، فقط گفتن اینکه دمای رنگ کافی نیست، کافی نیست. حتی اگر همه ۳۰۰۰ کلوین باشند، رنگهای قرمز یا سبز وجود خواهد داشت. در اینجا یک شاخص جدید وجود دارد: SDCM.
با استفاده از مثال بالا، این دو مجموعه میله نوری، «دمای رنگ همبسته» آنها فقط 20 کلوین متفاوت است! میتوان گفت که تقریباً یکسان است. اما در واقع، آنها آشکارا رنگهای نوری متفاوتی دارند. مشکل کجاست؟
با این حال، حقیقت این است: بیایید نگاهی به نمودار SDCM آنها بیندازیم.
تصویر بالا، نور سفید گرم ۳۲۶۵ کلوین در سمت چپ است. لطفاً به نقطه زرد کوچک در سمت راست بیضی سبز توجه کنید که موقعیت منبع نور در نمودار رنگپذیری است. تصویر زیر در سمت راست متمایل به سبز است و موقعیت آن به خارج از بیضی قرمز رفته است. بیایید نگاهی به موقعیت دو منبع نور در نمودار رنگپذیری در مثال بالا بیندازیم. نزدیکترین مقادیر آنها به منحنی جسم سیاه ۳۲۶۵ کلوین و ۳۲۸۲ کلوین است که به نظر میرسد تنها ۲۰ کلوین با هم تفاوت دارند، اما در واقع فاصله آنها بسیار زیاد است~.
در نرمافزار تست، خط ۳۲۰۰ کلوین وجود ندارد، فقط ۳۵۰۰ کلوین. بیایید خودمان یک دایره ۳۲۰۰ کلوین رسم کنیم:
چهار دایره زرد، آبی، سبز و قرمز به ترتیب نشاندهنده ۱، ۳، ۵ و ۷ «گام» از «رنگ نور کامل» هستند. به یاد داشته باشید: وقتی تفاوت رنگ نور در ۵ گام باشد، چشم انسان اساساً نمیتواند آن را تشخیص دهد، همین کافی است. استاندارد ملی جدید همچنین تصریح میکند: «تحمل رنگ استفاده از منابع نوری مشابه نباید بیشتر از ۵ SDCM باشد.»
بیایید ببینیم: نکته زیر در فاصله ۵ گام از رنگ نور «کامل» قرار دارد. ما فکر میکنیم که این رنگ نور زیباتری است. در مورد نکته بالا، ۷ گام برداشته شده است و چشم انسان میتواند به وضوح سایه رنگ آن را ببیند.
ما از SDCM برای ارزیابی رنگ نور استفاده خواهیم کرد، پس چگونه این پارامتر را اندازهگیری کنیم؟ توصیه میشود یک طیفسنج همراه خود بیاورید، شوخی نمیکنم، یک طیفسنج قابل حمل! زیرا در نور زمین، دقت رنگ نور از اهمیت ویژهای برخوردار است، زیرا رنگهای مایل به قرمز و مایل به سبز زشت هستند.
و مورد بعدی Color Renderingndex است.
در نورپردازی زمینی که به شاخص نمود رنگ بالایی نیاز است، نورپردازی ساختمانها مانند وال واشرهای مورد استفاده برای نورپردازی سطحی ساختمان و نورافکنهای مورد استفاده در نورپردازی زمینی است. شاخص نمود رنگ پایین به زیبایی ساختمان یا منظره نورپردازی شده آسیب جدی وارد میکند.
برای کاربردهای داخلی، اهمیت شاخص نمود رنگ به ویژه در نورپردازی مسکونی، فروشگاههای خردهفروشی، هتلها و سایر موارد منعکس میشود. برای محیط اداری، ویژگیهای نمود رنگ چندان مهم نیست، زیرا نورپردازی اداری برای ارائه بهترین نورپردازی برای اجرای کار طراحی شده است، نه برای زیباییشناسی.
نمود رنگ جنبه مهمی در ارزیابی کیفیت نورپردازی است. شاخص نمود رنگ، روشی مهم برای ارزیابی نمود رنگ منابع نور است. این یک پارامتر مهم برای اندازهگیری ویژگیهای رنگ منابع نور مصنوعی است. این شاخص به طور گسترده برای ارزیابی منابع نور مصنوعی استفاده میشود. اثرات محصول تحت Ra های مختلف:
به طور کلی، هرچه شاخص نمود رنگ بالاتر باشد، نمود رنگ منبع نور بهتر و توانایی بازیابی رنگ جسم قویتر است. اما این فقط "معمولاً" است. آیا واقعاً اینطور است؟ آیا استفاده از شاخص نمود رنگ برای ارزیابی قدرت بازتولید رنگ یک منبع نور کاملاً قابل اعتماد است؟ تحت چه شرایطی استثنائاتی وجود خواهد داشت؟
برای روشن شدن این مسائل، ابتدا باید بفهمیم که شاخص نمود رنگ چیست و چگونه به دست میآید. CIE مجموعهای از روشها را برای ارزیابی نمود رنگ منابع نور به خوبی تعیین کرده است. این موسسه از ۱۴ نمونه رنگ آزمایشی که با منابع نور استاندارد آزمایش شدهاند برای به دست آوردن مجموعهای از مقادیر روشنایی طیفی استفاده میکند و تصریح میکند که شاخص نمود رنگ آن ۱۰۰ است. شاخص نمود رنگ منبع نور ارزیابی شده بر اساس مجموعهای از روشهای محاسباتی در مقایسه با منبع نور استاندارد امتیازدهی میشود. ۱۴ نمونه رنگ آزمایشی به شرح زیر است:
در میان آنها، شمارههای ۱ تا ۸ برای ارزیابی شاخص نمود رنگ عمومی Ra استفاده میشود و ۸ رنگ نماینده با اشباع متوسط انتخاب میشوند. علاوه بر هشت نمونه رنگ استاندارد که برای محاسبه شاخص نمود رنگ عمومی استفاده میشوند، CIE همچنین شش نمونه رنگ استاندارد برای محاسبه شاخص نمود رنگ رنگهای خاص برای انتخاب برخی از خواص نمود رنگ ویژه منبع نور، به ترتیب اشباع درجات بالاتر قرمز، زرد، سبز، آبی، رنگ پوست اروپایی و آمریکایی و سبز برگ (شمارههای ۹ تا ۱۴) ارائه میدهد. روش محاسبه شاخص نمود رنگ منبع نور کشور من، R15 را نیز اضافه میکند، یک نمونه رنگ که نشان دهنده رنگ پوست زنان آسیایی است.
مشکل اینجاست: معمولاً چیزی که ما آن را مقدار شاخص نمود رنگ Ra مینامیم، بر اساس نمود رنگ ۸ نمونه رنگ استاندارد توسط منبع نور به دست میآید. ۸ نمونه رنگ، کروما و روشنایی متوسطی دارند و همگی رنگهای غیراشباع هستند. اندازهگیری نمود رنگ یک منبع نور با طیف پیوسته و باند فرکانسی وسیع، نتیجه خوبی است، اما برای ارزیابی منبع نور با شکل موج شیبدار و باند فرکانسی باریک، مشکلاتی ایجاد خواهد کرد.
شاخص نمود رنگ Ra بالا است، آیا نمود رنگ باید خوب باشد؟
برای مثال: ما ۲ مورد را در نور زمینی آزمایش کردهایم، به دو تصویر زیر مراجعه کنید، ردیف اول هر تصویر عملکرد منبع نور استاندارد در نمونههای رنگی مختلف و ردیف دوم عملکرد منبع نور LED آزمایش شده در نمونههای رنگی مختلف است.
شاخص نمود رنگ این دو منبع نور LED در نور زمین، که طبق روش آزمون استاندارد محاسبه شده است، عبارت است از:
بالایی Ra=80 و پایینی Ra=67 دارد. تعجبآور است؟ دلیل اصلی چیست؟ راستش، قبلاً در بالا در موردش صحبت کردم.
برای هر روشی، ممکن است جاهایی وجود داشته باشد که قابل اجرا نباشد. بنابراین، اگر مختص فضایی با الزامات رنگی بسیار سختگیرانه باشد، از چه روشی باید برای قضاوت در مورد مناسب بودن یک منبع نور خاص برای استفاده استفاده کنیم؟ روش من ممکن است کمی احمقانه باشد: به طیف منبع نور نگاه کنید.
در ادامه توزیع طیفی چندین منبع نور معمولی، یعنی نور روز (Ra100)، لامپ رشتهای (Ra100)، لامپ فلورسنت (Ra80)، یک برند خاص از LED (Ra93) و لامپ متال هالید (Ra90) آمده است.
زمان ارسال: ۲۷ ژانویه ۲۰۲۱
