Standaryzacja parametrów sprawnosci opraw LED

OZNACZENIA FOTOMETRYCZNE

Oznaczenie fotometryczne to sześciocyfrowy kod, podający waŜne parametry związane z jakością światła:

• początkową wartość CRI oraz CCT;
• początkową i długookresową wartość współrzędnych chromatyczności;
• długookresową wartość strumienia świetlnego.

Współczynnik oddawania barwy (CRI)

Chociaż barwa różnych źródeł światła może wydawać się jednakowa, nie zawsze oznacza to, że oświetlane nimi barwne przedmioty wyglądają tak samo. Dwa źródła światła, które zdają się dawać światło o porównywalnym odcieniu bieli, mogą różnić się udziałem fal róŜnej długości. Dlatego barwa oświetlanego przedmiotu może wydawać się inna w zaleŜności od źródła światła, poniewaŜ jego powierzchnia w różnym stopniu odbija różne fale składające się na strumień świetlny. Oddawanie barwy stanowi zatem ważne kryterium wyboru źródeł światła do zastosowań oświetleniowych.

W nowej technologii LED, charakteryzującej się wąskim widmem, współczynnik CRI nie zawsze daje właściwą informację o oddawaniu barw. Nowe definicje i metody pomiarowe są obecnie w trakcie opracowania przez CIE.

Klasyfikacja początkowej wartości CRI dla celów oznaczenia fotometrycznego może być wykonana w oparciu o następujące przedziały:

Tabela 1: Zakresy wartości współczynnika oddawania barw
 

Skorelowana temperatura barwowa (CCT)

Światło białe jest mieszaniną barw. Nie wszystkie białe źródła światła są takie same, ponieważ różnią się między sobą składem widmowym. Barwa biała o większym udziale czerwieni będzie wydawała się cieplejsza, a barwa biała o większym udziale niebieskiego będzie wydawała się chłodniejsza. Aby sklasyfikować różne rodzaje światła białego stosuje się pojęcie temperatury barwowej, która jest zdefiniowana jako temperatura, jaką musi mieć ciało doskonale czarne, aby emitowało światło o określonym składzie widmowym. Najlepiej wyjaśnić to na przykładzie znanych każdemu termicznych źródeł światła, takich jak włókno żarówki czy kawałek żelaza. Po rozgrzaniu do temperatury 1000 K przyjmą one barwę czerwoną, w temperaturze 2000-3000 K staną się żółtobiałe, przy 4000 K białe, a w temperaturze 5000-7000 K zimno-białe. Innymi słowy, im wyższa temperatura barwowa, tym chłodniejsze staje się światło białe.

Klasyfikacja początkowej wartości CRI dla celów oznaczenia fotometrycznego może być wykonana w oparciu o początkową wartość CCT, podzieloną przez 100.

Współrzędne chromatyczności

W badaniach nad widzeniem barwnym stosuje się elipsy MacAdama, które określają obszary na diagramie chromatyczności wskazujące barwy niemożliwe do odróŜnienia przez przeciętne oko ludzkie od barwy znajdującej się w środku elipsy. Kontur elipsy stanowi zatem granicę dostrzeganych przez oko ludzkie różnic chromatyczności. Elipsy MacAdama są często powiększane 3, 5 lub 7 razy względem początkowej wielkości. Określa się je jako 3-, 5- lub 7-krokowe elipsy MacAdama.

Elipsy MacAdama umożliwiają wykazanie różnic między dwoma źródłami światła, a ich powiększenie umożliwia określenie zróżnicowania barwy.

Elipsy MacAdama stosuje się przy wykorzystywaniu pojedynczych źródeł światła. 3-krotne elipsy odpowiadają mniejszemu zróżnicowaniu barwowemu niż 5-krotne elipsy.

Dokonuje się pomiaru początkowych oraz długookresowych (przy 25% znamionowej trwałości, do 6 tys. godz.) wartości współrzędnych chromatyczności.

Przyporządkowanie uzyskanych wartości do kategorii fotometrycznych może być przeprowadzone w oparciu o następujące zakresy:

Tabela 2: Kategorie znamionowych wartości współrzędnych chromatyczności

Strumień świetlny

Ponieważ trwałość oprawy LED jest zwykle (bardzo) duża, pomiar rzeczywistego zmniejszenia strumienia świetlnego w okresie użytkowania oprawy (np. L70 to okres, w którym moduł LED daje ponad 70% deklarowanej wartości początkowego strumienia świetlnego) jest bardzo czasochłonny. Rzeczywiste wartości utrzymania strumienia świetlnego mogą też znacząco różnić się w zależności od rodzaju diody oraz producenta. Wyrażenie stopnia utrzymania strumienia świetlnego wszystkich LED za pomocą prostych reguł matematycznych nie jest możliwe. Szybki początkowy spadek wartości strumienia świetlnego nie oznacza, że dana dioda LED nie osiągnie swojej znamionowej trwałości.

W celu potwierdzenia deklarowanej trwałości niezbędna jest ekstrapolacja danych pomiarowych. IEC opracowuje obecnie ogólną metodę generalizacji danych pomiarowych poza ramy czasu trwania badań testowych. W USA ekstrapolacja oparta o dane testowe LM-80 zostanie opisana w IES TM-21. 

Zamiast weryfikacji czasu trwania całego okresu użytkowania IEC/PAS wybrała stosowanie kodów utrzymania strumienia świetlnego po określonym czasie użytkowania. Kod nie oznacza zatem przewidywanej trwałości. Podane kategorie informują o spadku strumienia świetlnego, zgodnie z informacją od producenta dostępną przed rozpoczęciem testów.

Długookresowa wartość strumienia świetlnego jest mierzona przy 25% trwałości znamionowej, do 6 tys. godz. pracy. Przyporządkowanie wartości do kodów fotometrycznych opiera się o następujące kategorie utrzymania strumienia świetlnego:

Tabela 3: Kategorie utrzymania strumienia świetlnego po określonym czasie użytkowania

Odszyfrujmy informacje zawarte w kodzie fotometrycznym na przykładzie oznaczenia 830/359:

• początkowa wartość CRI 84 – kod 8;
• początkowa wartość CCT 3000K – kod 30;
• początkowy rozrzut współrzędnych chromatyczności dla 3-krotnej elipsy MacAdama – kod 3;
• długookresowy rozrzut współrzędnych chromatyczności dla 5-krotnej elipsy MacAdama – kod 5;
• długookresowy strumień świetlny 91% - kod 9.

Kod fotometryczny modułu LED musi zostać uwidoczniony na opakowaniu produktu oraz na ulotce o produkcie.