Slået op d.

LED Begreber og teknik

Der er en række begreber og definitioner der kan være gode at kende lidt mere til når man arbejder med belysning – her er nogle af dem.

LYS & LYSSTYRKE

Lux (symbol: lx) er SI-enheden for belysningsstyrke og måler lysflux per arealenhed. En lux kan skrives som 1 lumen per kvadratmeter.

I tabellen herunder følger en række eksempler på størrelsesordnen af lux:

Eksempler
Belysningsstyrke [lux] Overflade belyst af
0,0001 Overskyet aftenhimmel ved nymåne[1]
1 Almindeligt stearinlys (1 candela) i cirka 1 meters afstand[1]
3,4 Den mørke grænse for borgerligt tusmørke under klar himmel
100 Meget mørke overskyet dag[1]
1000 Overskyet dag, Typisk TV studie-belysning[1]
10.000-25.000 Fuldt dagslys (ikke direkte)[1]
32.000-100.000 Direkte sollys

Candela (symbol cd), der er defineret således, at 1 candela er lysstyrken i en given retning af en lyskilde, som udsender monokromatisk lys med en frekvens på 540 × 1012 Hz, og hvis strålingsstyrke i denne retning er 1/683 W/sr.

Pærens lumen er et udtryk for, hvor meget lys pæren tilsammen udsender i alle retninger. Denne enhed skal altså revurderes, når der er tale om retningsbestemt lys

En almindelig 100 W-pære giver en lysstyrke på cirka 120 cd.

Kelvin Lyskilders farvetemperatur angives i kelvin – jo lavere farvetemperatur, jo varmere lys har du (den rødere del af farvespektrummet). Et højere farvetemperatur giver et mere køligt og blåt lys.

400px-color_temperature-svg

Temperaturen, der tildeles en given farve, er den temperatur et sort legeme skal opvarmes til for at afgive lys med denne farve.

Den optimale farvetemperatur estimeres normalt til 2700 Kelvin. Denne masse giver et varmt og behageligt lys – og jo højere Kelvin-værdien er, jo koldere et lys giver pæren. Her svinger lysstofrøret mest med en farvetemperatur på op omkring 8.000 Kelvin – de fleste pærer kan dog fås med den optimale Kelvin-værdi omkring de 2700.

Ra  Farvegengivelse angives i Ra. Naturligt dagslys har en farvegengivelse på 100 Ra. Dette er det mest optimale og retvisende lys, der findes – så jo tættere en pærens Ra-værdi kommer på 100, jo bedre gengives farver og detaljer i det oplyste rum. Her kan de gamle, ikke-energivenlige pærer bedst følge trop med en farvegengivelse på op til 99 Ra. LED-pærer og lysstofrør kan stadig kun delvist følge med; deres Ra-værdi når i bedste tilfælde 95.

Lysvinklen måles i grader og fortæller, hvor stort en vinkel lyset dækker (således giver en høj lysvinkel et stort belyst område og en lav lysvinkel et lille belyst område).

Lumen lumen (symbol lm) er SI-enheden for lysstrøm. Den svarer til den lysstrøm, som en lyskilde med lysstyrken én candela i alle retninger udsender i rumvinklen en steradian.

Pærens lumen er et udtryk for, hvor meget lys pæren tilsammen udsender i alle retninger. Denne enhed skal altså revurderes, når der er tale om retningsbestemt lys


Lm
= Lumen (luminous flux), angiver den samlede “mængde” synligt lys der udsendes af en kilde, målt 1 meter fra lys kilden i 360 grader vinkel

Lumen Watt værdi
LmW
= lumens per Watt beskriver lys udbytte, eller hvor effektivt en lyskilde frembringer lys i  forhold til strømforbrug. Højere tal betyder mere effektivt udbytte i forhold til energi forbrug, IKKE at forveksle med power factor.

Driver

Energieffektivitet . Her udregnes antal lumen pr. watt (lm/watt). Dette er et udtryk for, hvor meget lys der bliver skabt for den forbrugte energistrøm.Hvis en pæres energieffektivitet er høj, er det enten et udtryk for at pæren har et lavt energiforbrug eller en meget stor lysstrøm. Et eksempel på det sidste er lysstofrøret, der især har en meget høj energieffektivitet på grund af sit kraftige lys. Her udnyttes energieffektiviteten altså kun til fulde, når den bruges på steder, hvor du rent faktisk er brug for et kraftigt lys – ellers er LED-pæren mindst lige så god.

Alligevel er energieffektiviteten en rigtig god måler for, hvor energivenlig en bestemt type pære er. Derfor udregnes en pæres energiklasse også efter denne måleenhed.

Lysstrømmen fra den enkelte lysdiode-chip er ikke høj og ligger mellem 0,1 og 250 lumen. Den enkelte lysdiode-chip kan således afgive lige så meget lys, som en 25W glødepære (250 lumen).[6] Et standard 36 W lysstofrør afgiver til sammenligning 3.350 lumen.[7]

Lysstrømmen målt i forhold til effekten er forbedret meget de seneste år. I 2006 kunne man lave dioder med 50 lm/W og i2016 blev dioder med 200 lm/W lanceret. [8] Dette skal sammenlignes med glødepærens 10 lm/W og lysstofrørets 93 lm/W.

En lysdiodelampe, lysdiodepære, LED-lampe, LED-pære, diodepære ellerdiodelampe er en elektrisk lampe, som anvender en faststof lyskilde af lysdiode-chips. Lysdioderne kan være uorganisk-, organisk- eller polymer-lysdioder. De fleste lysdiodelamper er baseret på uorganiske lysdioder (2012).

Metoden til at fremstille hvidt lys bygger på den Japanske virksomhed Nichia’s opfindelse af den blå diode (InGaN)

Hvid LED spektralmåling. Viser tydeligt det blå lys der emitteres af InGaN dioden, og det bredere spektrum forårsaget af den flourocerende fosfor coating.

Lyset fra en sådan diode sendes igennem en gul fosfor-coating, som fluorescere et bred-spektret hvidt lys. Ved at flytte coatingen væk fra selve pæren opnås større virkningsgrad og er årsagen til at nogle LED-pærer faktisk er helt gule.

Fysiske definitioner (fra Wikipedia)

SI-systemet (i daglig tale metersystemet) er et internationalt enhedssystem(navnet kommer fra fransk). SI-systemet bruges i det meste af verden på nær USA, Liberia og Myanmar. Det er en udvidelse af det tidligere meterkilogramsekund-system (MKS) med ekstra grundlæggende enheder

En ampere (symbol A) er i fysikken et mål for elektrisk strøm. Enheden er en SI-grundenhed og defineres på følgende vis: En ampere er den konstante strøm som, hvis den opretholdes i to uendeligt lange lige parallelle ledere med negligerbare cirkulære tværsnit, som er placeret med 1 meters afstand i vakuum, vil producere en kraft mellem disse to ledere på 2×10-7 newton per meter.

Enheden ampere er opkaldt efter den franske fysiker André-Marie Ampère, en af de første som udforskede elektromagnetismen.

SI-enheden for lysstyrke er candela (symbol cd), der er defineret således, at 1 candela er lysstyrken i en given retning af en lyskilde, som udsender monokromatisk lys med en frekvens på 540 × 1012 Hz, og hvis strålingsstyrke i denne retning er 1/683 W/sr.

De 540 THz svarer til grønt lys, og frekvensen er valgt, fordi det er ved denne frekvens det menneskelige øje er mest følsomt. Årsagen til det skæve tal 1/683 ligger i den oprindelige definition; candela betyder (voks)lys på latin, og 1 candela var oprindelig lysstyrken fra 1 vokslys.

Mens der ved 540 THz gælder, at 1 W/sr er ækvivalent med 683 cd, giver 1 W/sr ved enten højere eller lavere frekvenser kun anledning til en mindre lysstyrke. Det skyldes at vores øje er mindre følsomt for lysenergi i det røde eller blå område end det er i det grønne. Bemærk at candela derfor, som den eneste grundlæggende SI-enhed, er en “antropisk” måleenhedsom ikke har universel relevans men kun knytter sig til menneskelig synssans.

Den kurve der angiver omregningsforholdet mellem lysstyrke (i candela) og fysisk energiindhold i lyset (målt i watt pr. steradian) som funktion af frekvensen (eller bølgelængden), må fastlægges eksperimentelt. I praksis indeholder lys normalt mange samtidige frekvenser i forskellig styrke, og omregningen må da foretages ved integration.

WATT angiver lyskildens energiforbrug. På trods af dette har man ofte gået ud fra antal watt, når man har villet opnå en bestemt mængde lys. Dette ud fra devisen at disse to måleenheder går hånd i hånd – og en pære med et bestemt energiforbrug må nødvendigvis udsende en tilsvarende mængde lys.

Vurdering af belysnings installation

Der er disse parametre man bør vurdere lysdiodelamper efter:

  • farvegengivelsesindeks – Ra >= 80 – se efter varmhvid lystone; naturhvid og koldhvid lystone har som regel dårligere Ra.
  • Lysflux, lysstrøm – Lumen.
  • lysmængde per kroner – {\displaystyle lysmaengdeperkroner=levetid*middellumen/paerepris}
  • {\displaystyle lysmaengdeperkroner=levetid*middellumen/paerepris}
  • Lysstrøm per kroner – Lumen/kr.
  • Effektivitet – Lumen/watt – jo højere, jo mindre nødvendig køling per tilført watt.
  • Levetiden – ved givne effektforbrug, køling og omgivelsestemperatur.

Hvis lysdiodelampen er udformet med separat lysdiodemodul, strømforsyning og køleelement (køleplade og/eller heat-spreader[10]) bør der tages højde for deres eventuelle forskellige levetider.

Når en lysdiode-baseret lampe skal erstatte en glødelampe, kan følgende tabel principielt anvendes til at finde en passende erstatning, ved at se efter den nødvendige lysstrøm i sidste søjle: Effektiviteten på Tecvisions lamper og lyskilder er dog væsentligt højere og der introduceres konstant nye fremskridt. Et 35W LED armatur yder således 4800 Lumen og lyset kan ofte udnyttes langt bedre da det kan retnings-bestemmes. se f.eks. LED ARMATUR 150 

Drifts-
spænding
Volt
Elektrisk lampe
effekt (Watt)
Lampetype Fatning Levetid
Timer
Effektivitet
Lumen/Watt
Lysstrøm
Lumen
ca. middel (interval)
armatur 36 lysstofrør
36W/827
8: Ra>=80
27: 2700K
G13 20.000 93 3.350 [11][12]
armatur 36 lysstofrør
36W/930
9: Ra>=90
30: 3000K
G13 15.000 78 2.800 [13][12]
230 150 glødepære E27 1000 12 1.800 [14]
230 100 glødepære E27 1000 13 1.350 ; 1.300-1.400[15]
12 55 halogenpære(bil) 9006/HB4 1000 (testet: 150-800) 20 1100 ; (testet: 910-1800)[16]
230 75 glødepære E27 1000 13 945 ; 920-970[15]
230 15 kompaktlysstofrør
15W/827
8: Ra>=80
27: 2700K
E27 12.000 60 900 [17][18][12]
230 12 lysdiodelampe
Ra=80, 2700K
E27 25.000 67 806 [19]
230 60 glødepære E27 1000 12 725 ; 700-750[15]
230 43 ; 42-45 halogenpære E27 2000 (testet: 1000-1500)[20] 15 630 [21] (erstatte 55-60W glødepære)
230 6 lysdiodelampe
Ra>88, 2550K
E27 15.000 88 530 [22]
230 40 glødepære E27, E14 1000 11 420 ; 410-430[15]
230 29 ; 28-30 halogenpære E27, E14 2000 (testet: 1000-1500)[20] 12 345 [21] (erstatte 35-40W glødepære)
230 25 glødepære E14 1000 9 225 ; 220-230[15]
12 10 halogenpære (spot) G4 2000 14 140 ; 115-160[23]

Lovgivning

EU har vedtaget en lov om udfasning af den traditionelle glødepære over en årrække frem til 2016. I 2011 blev 60W glødepæren udfaset og pr. 1. September 2012 bliver både matte og klare glødepærer over 15W udfaset. [1] Udfasningen betyder at der ikke må produceres eller importeres glødepærer i EU efter 1. September 2012 og EU-borgere bliver derfor tvunget til at finde alternativ belysning som f.eks. led-pærer når lagrene er udtømt.
Før at et produkt kan markedsføres i EU skal det have CE-mærket. Før at et produkt kan få CE-mærket skal det opfylde ECO-design direktivet [9]. Tabel 6 i dette direktiv foreskriver præcise lysstrøm (lumen) der skal til for at produktet må markedsføres som en erstatning for en tilsvarende glødepære.

En LED-pære skal f.eks. yde hele 806 lumen før den kan markedsføres som en 60W glødepære erstatning, på trods af at en typisk 60W glødepære kun yder 700-750 lumen [1]. En LED-pære lyser gradvist mindre henover sin levetid, hvorimod en glødepære blot stopper med at lyse. Derfor skal en LED-pære have et større lumen output end en glødepære da den så vil kunne erstatte lyset i hele dens levetid og ikke blot i starten.