Miksi perinteisten valaistuslumenien (natrium, elohopea, metallihalogenidi) suora vertailu LED-valaistuksen luettelolumeneihin ei voi tuottaa tarkkoja tuloksia.
Tuoteluetteloissa ilmoitettua lumenien määrää ei voida käyttää LED-valaistuksen vertailuun tavanomaiseen valaistukseen, koska ihmissilmän havaitsemien lumenien määrä riippuu käytetyn valaistustekniikan tyypistä. Kolme asiaa selittää tämän:
1. LED-valaistus tarjoaa laajemman kirjon valoa kuin perinteiset polttimot, joilla on rajoitetumpi valo.
2. Tavanomaisissa lumenarvon laskentamenetelmissä ei oteta huomioon erilaista, kuinka ihmissilmä reagoi eri valotasoihin.
3. LED-valojen mittaus sisältää koko valaisimen ja virtalähteen, kun taas perinteisten lamppujen valovirran mittaus ottaa huomioon vain valonlähteen.
1. LED-valaistus tarjoaa laajemman kirjon valoa kuin perinteiset polttimot, joilla on rajoitetumpi valo.
Perinteinen lähestymistapa lampun valotehon arvioimiseen ei ota huomioon valon heijastumista esineistä. Mutta itse asiassa pinnan väristä riippuen asiat heijastavat valoa eri tavoin. Jos esimerkiksi keltaista valoa käytetään valaisemaan vihreää esinettä, koko valonsäde absorboituu kohteen pintaan, jolloin esine näyttää tummalta. Kun vihreä esine, jolla on tällainen valaistus, asetetaan mustalle pinnalle, siitä tulee täysin näkymätön. Todellisuudessa todellisista asioista heijastuvasta valosta syntyy hieman erilainen vaikutus. Esimerkiksi ruoho näyttää vihreältä, mutta sisältää todella erilaisia pigmenttejä (kuten klorofylliä, karotenoideja, ksantofyllejä jne.), joten keltaisella valolla valaistuna se heijastaa osan valonsäteistä ja näyttää harmaalta.
Koska katuvalaistuksessa käytettävillä natriumlampuilla on rajallinen valospektri, niiden on annettava paljon valoa riittävän näkyvyyden varmistamiseksi. Auringon spektrin tapaan LED-valaistuksessa on laaja valoalue. Tämän seurauksena objektien värierot ovat selvempiä, mikä parantaa kontrastia ja parantaa näkyvyyttä tietyssä tilassa. Siksi LED-valaistus käyttää paljon vähemmän lumeneja, mutta tarjoaa kuitenkin paremman optisen kirkkauden.
2. Tavanomaisissa lumenarvon laskentamenetelmissä ei oteta huomioon erilaista, kuinka ihmissilmä reagoi eri valotasoihin.
Tangot ja kartiot ovat silmissämme löydettyjen valoreseptorien kaksi pääluokkaa. Käpyjä pystyy näkemään värinä (kutsutaan joskus "fotonäkönä"), ne ovat herkkiä kirkkaalle valolle ja toimivat normaalisti päivän aikana. Sauvat kuitenkin reagoivat valoärsykkeisiin haastavissa olosuhteissa (vähän valolla). Tätä kutsutaan skotooppiseksi näkemiseksi (kun henkilö havaitsee värittömän ympäristön, koska värin havaitsevat kartiot ovat lepotilassa pimeänäön aikana).
Valon intensiteetin havaitsemiseen käytettäviä fotometrejä mitataan vain valonäköä. Reaalimaailman tilanteissa sauvoja ja kartioita (tunnetaan myös nimellä "mesoopinen visio") käytetään kuitenkin valon käsittelyyn. S/P-suhde on hyödyllinen tässä tilanteessa, koska se mahdollistaa tavanomaisten luumenien muuntamisen ihmissilmälle todella näkeviksi luumeneiksi.
Valon sinivihreän ja vihreänkeltaisen sävyn suhdetta kutsutaan S/P:ksi. Suurempi suhdearvo ja parempi näkyvyys saadaan aikaan suuremmalla osuudella sinivihreitä värejä. Korkeamman S/P-suhteen valonlähteet parantavat näkyvyyttä pienemmällä valovoimakkuudella.
Taulukossa on esimerkki siitä, kuinka tavanomaiset luumenit muunnetaan luumeneiksi, jotka ihmissilmä voi todella havaita. Huomattavasti parannetun tehonsa ansiosta LED-valaistus parantaa näkyvyyttä ja kuluttaa vähemmän energiaa.
3. LED-valojen mittaus sisältää koko valaisimen ja virtalähteen, kun taas perinteisten lamppujen valovirran mittaus ottaa huomioon vain itse valonlähteen.
Huoneenlämmössä tavanomaisten natrium-, elohopea- ja metallihalogenidipurkauslamppujen hyötysuhde on ainoa huomioitu tekijä. Tässä menetelmässä ei huomioida sen kantaman vaikutusta, johon lamppu on asennettu. Korkeapaineiset natriumlamput ja jotkin LED-valaistustyypit voivat olla erittäin tehokkaita (esimerkiksi jopa 100 lumenia wattia kohden). Energiatehokkuussuhde itsessään ei kuitenkaan heijasta todellista valon määrää, jonka valonlähde todellisuudessa antaa tiettyyn käyttöön.
Valaistuksen tehokkuutta tulee arvioida suhteessa valaisimen lamppuun. Sen sijaan, että mitattaisiin valon tuottamia lumeneita, tulisi mitata lumeneja, jotka saavuttavat lopullisen tavoitteen. Tällainen valaistuksen tehokkuuden mittaus ei koskaan vastaa valonlähteen tuottamia lumeneita. Valaisimen valaistukseen vaikuttavat asiat aiheuttavat huonomman tehokkuuden:
Perinteiset valot lähettävät valoa kaikkiin suuntiin, mikä tunnetaan loukkuun. Nämä valonlähteet vaativat pistorasiassa riittävästi peilejä, jotka on tehty heijastamaan mahdollisimman paljon valoa ja kohdistamaan se aiottuun kohteeseen. Kaikkia valonsäteitä ei kuitenkaan voida ohjata tehokkaasti uudelleen.
- Suojalinssit: Valaisimissa on tyypillisesti linssejä, jotka suojaavan tarkoituksen lisäksi myös auttavat kohdistamaan valonsäteet aiottuun kohteeseen. Osa valotehosta menetetään, koska linssien valmistukseen käytetyt materiaalit eivät läpäise 100 prosenttia valoa.
- Käyttölämpötila - Lämpötilavaihteluissa useiden valonlähteiden suorituskyky heikkenee. Lähteen hyötysuhde mitataan 25 asteessa. Varsinkin katuvalaistuksessa todellinen käyttölämpötila eroaa kuitenkin suuresti testilämpötilasta.
Virtalähde: Useimmissa valonlähteissä on virtalähde, joka voi muuttaa tulojännitteen lampun ominaisjännitteeksi. Virtalähteen vauriot voivat vaihdella 5 prosentista 25 prosenttiin.
Toinen elementti, joka vaikuttaa valaistuksen äärimmäiseen suorituskykyyn ja on ratkaisevan tärkeä verrattaessa LED-valaistusta tavanomaiseen valaistukseen, on suorituskyvyn heikkeneminen ajan myötä. Perinteisille valonlähteille, erityisesti metallihalogenidilampuille, on ominaista huomattava suorituskyvyn heikkeneminen jopa lyhyen käytön jälkeen:
Korkeapaineisten natriumlamppujen käyttöikä on 24 000 tuntia, mutta ne menettävät yli 30 prosenttia alkuperäisestä tehokkuudestaan. Metallihalogenidilamppujen käyttöikä on 6,000–15,000 tuntia, ja niiden hyötysuhde on jopa 50 prosenttia. LED-valaistuksen käyttöikä on 50 000–100 000 tuntia, ja sen tuottavuus heikkenee 30 prosenttia 50 000 tunnin käytön jälkeen.
Edellä mainittu vertailu osoittaa yksiselitteisesti, että LED-valaistus tarjoaa ylivoimaisen suorituskyvyn huomattavasti pidemmällä aikavälillä kuin perinteinen valonlähde, jolloin valaistuksen vaihto- tai korjaustarve viivästyy huomattavasti.
Tapaustutkimus: Yhdysvalloissa Wisconsinin osavaltiossa koulun parkkipaikalla käytetyt korkeapaineiset natriumlamput korvattiin LED-lampuilla, jotka tuottivat 8040 lumenia. Edellinen valaistus tarjosi 19 000 lumenia. Vaikka alue oli valaistu pienemmällä valolla valaistuksen päivityksen jälkeen, parkkipaikan asiakkaat sanoivat, että alue oli huomattavasti paremmin valaistu.
Verrattuna korkeapaineisten natriumlamppujen (19 000 lumenia) valaisemaan alueeseen, parkkipaikan vasemmalla puolella on LED-valaistus (8040 lumenia), mikä tarjoaa erinomaisen näkyvyyden.
