menu
ikonalogo

Parametry LED svítidel

Parametry LED svítidel

Světelné diody (LED) se v posledních letech staly dominantním světelným zdrojem ve většině aplikací světelné techniky. Rychlý rozvoj nových přístupů a samotná povaha LED donutila výrobce k vytvoření řady nových parametrů. Často se tak dělo živelně a bez vzájemné koordinace. Dnes nicméně už dostihla normalizace i tuto oblast a nové parametry LED by se měly uvádět dle dvou norem: IEC 62722-2-1 a IEC 62717. První se zabývá obecně LED svítidly (vyšla na podzim 2016 jako ČSN EN 62722-2-1) a často se odkazuje na druhou uvedenou normu, která se zabývá LED moduly (ČSN EN 62717). Následující parametry LED svítidel vychází především z těchto dvou norem.

Rozsah parametrů uváděný výrobcem

Výrobce či dovozce LED svítidel by měl poskytnout následující parametry:

  • příkon (W),

  • fotometrický kód,

  • světelný tok (lm),

  • střední užitečný život (h) a přiřazený činitel stárnutí,

  • rozsah náhlé poruchy (%),

  • kód stálosti světelného toku,

  • počáteční odchylka teploty chromatičnosti a udržovaná (po 6 000 h),

  • náhradní teplota chromatičnosti (K),

  • index podání barev,

  • okolní teplota,

  • měrný výkon svítidla (lm/W) (poznámka: dle ČSN EN 62717 změna A2 zrušeno),

  • doba stárnutí, pokud je odlišná od 0 h (h).

Jmenovitý příkon P

Uvádí se ve wattech (W). Pro příkony menší než 10 W se uvádí s jedním desetinným místem, pro vyšší příkony se uvádí jako celé číslo. Jmenovitý příkon odpovídá příkonu při plném světelném toku, při teplotě tq, jmenovitém napětí a po teplotní stabilizaci (povolena je 10% odchylka). Pro svítidla s funkcí konstantní světelného toku se udává jmenovitý příkon na začátku a na konci užitečné doby života.

Jmenovitý světelný tok Φ

Jmenovitý světelný tok se udává v lumenech (lm) a odkazuje k počátečnímu světelnému toku nového svítidla (povolena je 10% odchylka). Pokud není uvedeno jinak, vztahuje se k teplotě 25 °C. Světelný tok se vztahuje k celému svítidlu a není pouhým součtem světelných toků LED čipů.

Měrný výkon LED svítidla η

Obdobně jako u světelných zdrojů se udává měrný výkon jako poměr světelného toku a příkonu svítidla. Udává se v lumenech na watt (lm/W) a vztahuje se na celé svítidlo, nikoliv na jednotlivé LED čipy. Měrný výkon LED svítidla udává světelnou účinnost přeměny elektrické energie na světelnou.

Poznámka: dle ČSN EN 62717 změna A2 je měrný výkon ze světelnětechnických parametrů vypuštěn.

Rozložení svítivosti LED svítidel a další fotometrické vlastnosti

Nejen pro LED svítidla je důležité, jakým způsobem svítí. Tato informace je zanesena do tzv. rozložení svítivosti či křivek svítivosti. Rozložení svítivosti je zaznamenáno v grafech či datových souborech, které se využívají při návrhu osvětlení.

Pro některá LED svítidla či LED moduly je důležitá také maximální svítivost (v kandelech, cd) a úhel poloviční svítivosti (°).

Doba života

Doba života se u tradičních světelných zdrojů (výbojky, zářivky, žárovky) udává jako průměrná doba života (po uplynutí této doby je ještě 50 % vzorku funkční). Doba života je tedy definována náhlou poruchou, po které světelný zdroj přestane fungovat. U světelných diod je situace složitější, protože mají obvykle dlouhou dobu života a hraje zde tedy významnou roli postupný pokles světelné toku. LED svítidla po určité provozní době nepřestanou zcela svítit, ale budou svítit méně. Doba života LED svítidel je tedy určena poklesem pod definovanou část počátečního světelného toku. Menší část LED svítidel nebo jednotlivých čipů či modulů postihne během provozu náhlá porucha. Výsledná doba života LED svítidla je kombinací poklesu světelného toku a náhlé poruchy. Doporučuje se zápis obou hodnot odděleně.

Doba života podle postupného poklesu světelného toku

Je definován tzv. užitečný život a označuje se obecně LxBy. Povolený úbytek světelného toku je vyjádřen parametrem x, který definuje část počátečního světelného toku (v procentech). Obvyklé hodnoty jsou 70, 80 nebo 90 (L70, L80 nebo L90). Parametr y udává část vzorku, která vykazuje nepovolený úbytek světelného toku. Nejčastěji se udává hodnota B50, která se také nazývá střední užitečný život. Příklad: L70B10 je doba, za kterou 10 % ze vzorku LED svítidel pokleslo pod 70 % počátečního světelného toku. Pokud se neuvede By, dosazuje se B50. Příklad: L80 je doba, kdy polovina vzorku svítí méně než 80 % počátečního světelného toku. Po uplynutí užitečného života LED svítidlo nepřestane fungovat, ale svítí méně.

Doba života do náhlé poruchy

Doba do náhlé poruchy se označuje Cy. Parametr y vyjadřuje část vzorku (v procentech), u které dojde k náhlé poruše. Příklad: C10 je doba, po které 10 % vzorku LED svítidel nefunguje a vůbec tedy nesvítí. Podíl svítidel, které postihne náhlá porucha, ve středním užitečném životě (B50) se označuje jako rozsah náhlé poruchy, AFV (abrupt failure value). Mimochodem činitel funkční spolehlivosti světelného zdroje LSF = 1 – AFV.

Doba života jako kombinace poklesu světelného toku a náhlé poruchy

Doba života jako kombinace poklesu světelného toku a náhlé poruchy se označuje MxFy, označuje se jako kombinovaný život. Obdobně jako u užitečného života parametr x vyjadřuje povolený úbytek světelného toku. Parametr y udává část vzorku, která vykazuje buď nepovolený úbytek světelného toku nebo ji postihne náhlá porucha. Příklad: M70F10 je doba, za kterou 10 % ze vzorku LED svítidel buď pokleslo pod 70 % počátečního světelného toku nebo ji postihla náhlá porucha (a nesvítí). Život označený MxF50 = Mx se nazývá střední kombinovaný život. Podíl svítidel, které postihne náhlá porucha nebo jejichž úbytek světelného toku je větší než povolený, po uplynutí středního užitečného života Lx se nazývá intenzita kombinované poruchy, CFV (combined failure value). CFV = 50 % + 0,5 × AFV.

Stálost světelného toku

Stálost světelného toku udává počáteční pokles světelného toku po dané době provozu (25 % jmenovité doby života nebo maximálně 6 000 h). K dispozici jsou tři kódy, které definují stálost světelného toku v procentech počátečního světelného toku. Stálost světelného toku je pouze dalším parametrem hodnotící spolehlivost LED a neznamená predikci dosažitelné doby života. LED s vyšším kódem mohou být lepší i horší než moduly s nižším kódem.

Udržovaná hodnota světelného toku (%) Kód
≥ 90 9
≥ 80 8
≥ 70 7

Teplota okolí tq

Teplota je velmi důležitý parametr ovlivňující dobu života a další parametry LED svítidel. Udává se teplota okolí tq (°C), což je maximální okolní teplota svítidla spojená se jmenovitými parametry. Pokud není teplota uvedena, uvažuje se teplota 25 °C. Pro různé parametry svítidla může výrobce stanovit různé hodnoty tq.

Dále se uvádí teplota ta, což je nejvyšší udržitelná teplota, při které může být svítidlo provozováno.

Index podání barev Ra

Index podání barev hodnotí schopnost světelného zdroje věrně zobrazovat barvy osvětlených předmětů. Ukazuje, do jaké míry se barva předmětu shoduje s barvou pod referenčním světelným zdrojem.

V případě vnitřního osvětlení je Ra ≥ 80 hodnoceno jako dobré a dle normy ČSN EN 12464-1 je tato hodnota minimem pro prostory s trvalým pobytem osob. Hodnoty ≥ 90 jsou hodnoceny jako velmi dobré.

Ve fotometrickém kódu se používá zkrácená varianta jako první číslice z indexu Ra, tedy 8 pro 80, 9 pro 90 apod.

Teplota chromatičnosti Tcp

Barevný tón bílého světla nebo zjednodušeně barvu světla určuje náhradní teplota chromatičnosti. Udává se v kelvinech (K). Náhradní teplota chromatičnosti je definována spektrálním složením světla a udává se ke každému světelnému zdroji, rovněž tedy u LED modulů či LED svítidel.

V chromatickém diagramu CIE jsou vyjádřeny všechny barvy, které může člověk vnímat. Křivka s různými teplotami chromatičnosti se nazývá čára teplotních zářičů (Planckian Locus).

Často se teplota chromatičnosti zjednodušuje sdružením do tří základních skupin: teple bílá (do 3 300 K), neutrálně bílá (3 300 – 5 300 K) a denní bílá (nad 5 300 K).

První dvě číslice teploty chromatičnosti se používají jako zkrácená forma zápisu ve fotometrickém kódu. Např. 40 pro 4000 K, 65 pro 6500 K apod.

Odchylka teploty chromatičnosti

Při výrobě LED čipů dochází k různým odchylkám od stanovených parametrů. Tento rozptyl nastává také u teploty chromatičnosti. LED svítidla se skládají z mnoha LED čipů a oproti jiným parametrům je barevný tón znatelný na první pohled. Proto jsou LED čipy při výrobě testovány a tříděny do skupin, tzv. „binů“ (proces se v angličtině nazývá colour binning). Jeden „bin“ odpovídá stejné či podobné teplotě chromatičnosti s definovanou odchylkou barevného tónu (teploty chromatičnosti) (v angličtině colour tolerance).

Při zápisu barev se vychází z chromatického diagramu Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE) z roku 1931 v rovině xy. Při popisu odchylky teploty chromatičnosti se využívají MacAdamovy elipsy, které v diagramu určují oblasti barev, která jsou pro člověka nerozlišitelné.

MacAdamovy elipsy, pro názornost 10× zvětšeny (zdroj: Guide to Reliable Planning with LED Lighting, ZVEI)

Na čáře teplotních zářičů v chromatickém diagramu (Planckian locus) je bílá barva s různými barevnými tóny (s různou teplotou chromatičnosti). Na obrázku jsou patrné MacAdamovy elipsy pro bílou s různou teplotou chromatičnosti.

Čára teplotních zářičů (zdroj: Guide to Reliable Planning with LED Lighting, ZVEI)

MacAdamovy elipsy jsou v praxi několikanásobně rozšířeny. Obvykle se jedná o 2, 3, 5 až 7 násobek svého průměru. Tento násobek prahové hodnoty označuje i odchylku barevného tónu (teploty chromatičnosti). V praxi se označuje např. 2 SDCM (standard deviations of colour matching) pro dvojnásobek nebo např. 7step MacAdam ellipse pro sedminásobek. Vyšší násobek prahové hodnoty znamená větší rozptyl teplot chromatičností a možnost, že rozdíly budou patrné. Od trojnásobku prahové hodnoty jsou rozdíly obvykle jasně vnímatelné.

Luminofor na LED čipu stárne a spektrální vlastnosti vyzařovaného světla se v čase mění. Odchylka barevného tónu se proto uvádí ve dvou bodech: počáteční při uvedení do provozu a udržovaná po určitém počtu provozních hodin (ve 25 % jmenovitého života či maximálně 6 000 h).

Násobek prahové hodnoty vnímatelného rozdílu teploty chromatičnosti (zvětšení MacAdamovy elipsy) Odchylka teploty chromatičnosti
Počáteční Udržovaná
3-násobek 3 3
5-násobek 5 5
7-násobek 7 7
> 7-násobek 7+ 7+

Poznámka: Odchylka teploty chromatičnosti v podobě násobku MacAdamových elips není jediný způsob zápisu odchylky. Odchylku lze zaznamenat také parametrem Duv, který je definován jako vzdálenost od požadované teploty chromatičnosti v chromatickém diagramu CIE (u', 2/3v'). Tento zápis odchylky uvádí americká norma ANSI C78.377: 2015. Výhodou této definice je především jednodušší měření v praxi.

Fotometrický kód

Pro profesionály je znám fotometrický kód zářivek, např. 840, který značí index podání barev 80 a teplotu chromatičnosti 4 000 K. Fotometrický kód je pro LED rozšířen, příklad: 840/359. Číslice 3 označuje počáteční odchylku teploty chromatičnosti a udává násobek prahové hodnoty MacAdamovy elipsy (čím menší číslo, tím budou odchylky v barevném tónu méně patrné a tím lépe). Číslice 5 udává odchylku teploty chromatičnosti při 25 % jmenovitého života (maximum 6 000 h) a opět se jedná o násobek prahové hodnoty MacAdamovy elipsy. Číslice 9 udává stálost světelného toku ≥ 90 % počáteční hodnoty světelného toku po 25 % jmenovitého života (maximálně ale v 6 000 hodinách).

8 4 0 / 3 5 9
Index podání barev Teplota chromatičnosti   Počáteční odchylka teploty chromatičnosti Udržovaná odchylka teploty chromatičnosti Stálost světelného toku
A B   C D

A = viz index podání barev
B = viz náhradní teplota chromatičnosti
C = viz odchylka teploty chromatičnosti
D = viz stálost světelného toku

Aktualizace: červenec 2018