LEDterminologi. Håndbok - PDF
1 LEDterminologi Håndbok
3 LED I alle moderne byer spiller belysning en viktig og fremtredende rolle. I en tid med betydelige teknologiske endringer har utviklingen av LED, fra innovasjon til vanlig og ledende lyskilde, hatt en positiv innvirkning på energiforbruk og CO 2 -utslipp. LED gir nye utfordringer for både designere og brukere. Det har ført til innføring av ny lovgivning og terminologi og kan iblant føre til misforståelser. For å hjelpe kundene våre med å forstå disse utfordringene har Thorn utarbeidet denne håndboken i LED-terminologi for å forklare vanlige uttrykk og hva disse betyr. Innholdsfortegnelse Standarder side 4 Dimming side 6 Effektivitet side 7 Farger side 8 Pålitelighet side 9 Komponenter side 10
4 Standarder IEC EN Fotobiologisk sikkerhet (også PD IEC TR 62778) Lys er en form for energi som kan forårsake fysisk skade. Alle lyskilder klassifiseres i en risikogruppe (RG), som angir hvor sikker lyskilden er. RG0 og RG1 er fullstendig sikre, RG2 er sikker så lenge ingen stirrer rett inn i lyskilden over tid (et kort blikk er greit). Ingen lyskilde til generell bruk bør være i RG3 (selv om solen teknisk sett er i RG3). Hovedrisikoen ved LED er andelen av blått lys, som kan føre til skade på netthinnen. Under normale lysforhold er nesten alle LED klassifisert som RG0 eller RG1. LM79 En nordamerikansk standard som definerer hvordan LED måles i forhold til elektriske og fotometriske egenskaper. LM80 En nordamerikansk standard som definerer hvordan LED måles i forhold til vedlikeholdt lysmengde. EN13032 En europeisk standard som definerer hvordan LED måles i forhold til elektriske og fotometriske egenskaper. Selv om det er paralleller mellom LM79 og EN13032, finnes det også betydelige forskjeller. 4
5 TM21 En nordamerikansk teknisk overenskomst om metode for å beregne gjenværende lysmengde over tid for LED-lyskilder. Den definerer hvor mange enheter som det er nødvendig å teste og hvor langt resultatene kan strekkes for å anslå langsiktige verdier med sikkerhet. Maksimal tillatt utstrekning er 6 ganger testperioden, så for et timers anslag, må testen vare i timer. For et timers anslag må testen vare i timer. (Generelt akseptert praksis i standardene er testing i timer, noe som i henhold til TM21 kun er tilstrekkelig for et anslag på opp til timer). Lavspenningsdirektivet Dette krever at produkter blir designet, produsert og testet for å verifisere den elektriske sikkerheten. EMC-direktivet Direktivet for elektromagnetisk kompatibilitet Dette krever at produkter blir designet slik at de ikke skaper støy eller påvirkes av støy fra andre elektriske produkter innenfor definerte grenser. RoHS-direktivet Dette direktivet fastsetter begrensninger for bruken av enkelte farlige stoffer i elektrisk og elektronisk utstyr. ErP-direktivet Direktivet om energirelaterte produkter Formålet med dette direktivet er å redusere forbruk av naturlige ressurser og energi, og å minimere miljøpåvirkningen gjennom hele produktets levetid. CE-merket CE-merket skal benyttes for å vise at et produkt overholder relevante EU direktiver for omsetning på det europeiske markedet. 5
6 Dimming Nattsenking / Bi-Power dimming (BP x) Dette er en metode som brukes i utendørsbelysning for å redusere energiforbruket i perioder der det er mindre behov for lys. Armaturen blir automatisk dimmet ned til 50 % av normal styrke i et definert antall timer midt på natten. Parameterne for dimming angis ved betegnelsen BPx, hvor x er antall timer armaturen er neddimmet i løpet av natten. For eksempel vil BP7 dimme ned armaturen i 3 timer før armaturens beregnede midnatt og 4 timer etter. Når dimmingen gjøres til et annet nivå enn 50 %, kan dette vises som BP x-y. For eksempel vil BP 7-25 tilsi at armaturen er dimmet ned 25% i 7 timer Midnatt blir automatisk beregnet som midtpunktet mellom når armaturen slår seg på og av. Dette betyr at armaturen justerer seg automatisk gjennom hele året både med anlegg som styres ved hjelp av fotocelle og anlegg med astrour. CCR - Constant Current Reduction; konstant strømreduksjon En metode for å dimme LED. I motsetning til PWM (Pulse Width Modulation; pulsbreddemodulasjon) er LED konstant på, men driverstrømmen til LED reduseres for å senke lysstyrken. PWM - Pulse Width Modulation; pulsbreddemodulasjon En metode for å dimme LED. Lysdiodene slås på og av med så høy frekvens at øyet ikke oppfatter det. Jo lengre tidsrom driverstrømmen er av i forhold til på, desto svakere fremstår lyset. 6
7 Effektivitet Lysutbytte Lysutbyttet, målt i lumen, er den omtrentlige mengden lys som produseres av et produkt. Dette kan være relatert til enten lyskilden eller armaturen. Lysutbyttet til en armatur kan anses å være lysmengden til lyskilden minus tapene i armaturen (optisk virkningsgrad). Tapene i armaturen er relatert til de optiske materialene som benyttes (diffusorer, reflektorer, prismer, linser) og også til varmetap som oppstår avhengig av kjøling og omgivelsestemperaturen inne i armaturen. Systemeffekt Effekten kan variere betydelig avhengig av type driver, LED-konstruksjonen og konfigurasjonen forøvrig. Standarder indikerer at angitt effekt skal være innenfor 10 % av verst tenkelige situasjon (f.eks. ved maksimal effekt). Virkningsgrad Hvor effektivt en lyskilde konverterer elektrisitet til lys beskrives av virkningsgraden, som angis i lumen per watt. Jo høyere verdien er, desto mer effektivt bruker lyskilden elektrisiteten. Dette kan enten være: Lyskildevirkningsgrad lm/w som beskriver lyskildens effektivitet ved å bruke lumentall fra lyskilden, eller armaturvirkningsgrad L lm/w der lumentall fra lyskilden multipliseres med armaturens optiske virkningsgrad, som angir tap av lys inne i armaturen. 7
8 Farge CCT - fargetemperatur LED kan enten være farget, for eksempel rød/grønn/blå/gul, eller hvit. Men på samme måte som dagslyset, kan hvit variere fra en varm hvitfarge med en høyere rødtone til kjølig hvittfarge med en høyere blåtone. Dette beskrives med fargetemperatur, hvor varm hvit har en lavere verdi (i Kelvin) enn kjølig hvit. Vanlig varm hvit kan betraktes som 3000K eller lavere, kjølig hvit som 5000K eller høyere og nøytral hvit mellom 3000K og 5000K Ra - fargegjengivelse Alle lyskilder karakteriseres i henhold til hvor godt de viser farger. Dette beskrives av Ra-tallet; jo høyere tall, desto mer presise farger blir vist. For de fleste arbeidsplasser innendørs kreves minst Ra80. For generell utendørsbelysning er Ra70 tilstrekkelig og mer vanlig. Hvis Ra-tallet økes til 90 eller høyere, går det ofte på bekostning av effektiviteten Binning Produksjonsprosessen for LED er ikke presis nok til å sikre at hver LED er identisk. Derfor blir de sortert i forhold til spesifikke karakteristikker som fargekvalitet, lysmengde og elektriske egenskaper. Denne sorteringen kalles binning. MacAdams ellipse En MacAdams ellipse angir et spekter av fargenyanser man ikke er i stand til å skille mellom, rundt en bestemt farge eller fargetemperatur. Man definerer derfor en lysarmatur til å ha fargenøyaktighet som tilsvarer en ellipse et antall ganger større enn MacAdams ellipsen rundt den aktuelle fargen eller fargetemperaturen. For eksempel regnes en armatur med MacAdams ellipse 3 som svært nøyaktig. Fargeendring over tid Når LED-lyskilder blir eldre, vil fargetemperaturen langsomt endres. Fargeforskyvningen oppgis normalt som maksimalt antall MacAdams ellipser fargen endres med gjennom levetiden. 8
9 Pålitelighet LED-driver (LED-forkobling) Påliteligheten til en LED-armatur er også avhengig av driveren/forkoblingen. Hvis denne svikter, svikter også armaturen. Det er derfor viktig å sørge for at driveren har akseptabel forventet levetid eller enkelt kan skiftes ut. Omgivelsestemperatur Ta Når det utføres tester på et produkt, er det for en definert omgivelsestemperatur i produktets bruksområde. Dette er angis som Ta (ambient temperature). Standard Ta for testing er definert til 25 C, men testing ved en annen verdi er tillatt så lenge temperaturen er oppgitt. Dimming og temperatur Når dimming brukes, eller produkter brukes ved en vesentlig lavere omgivelsestemperatur enn de er godkjent for, vil antall feil over tid på belysningsanlegget forventes å reduseres og den angitte levetiden kan forventes å øke. Størrelsen på disse endringene er imidlertid avhengig av teknologien, og det finnes ingen standardmetode for å beregne disse virkningene. Lx forventet levetid Varigheten, angitt i timer, hvor LEDlyskildene vil produsere mer enn en bestemt mengde lumen. x er andelen lysmengde, f.eks. L70 etter timer betyr at lumentallet fra LED-lyskildene etter timer vil ha falt til 70 % av styrken fra da de var nye Fy feilrate Andelen av LED-lyskildene som vil ha sviktet i løpet av en bestemt tid i timer. y er andelen svikt. f.eks. F10 etter timer betyr at etter timer vil 10 % av LED-diodene ha sviktet. Fy er en kombinasjon av to komponenter, By og Cy By beskriver gradvis tap i lyseffekt Cy beskriver samlet tap i lyseffekt 9
10 Komponenter Driftstemperatur (Tj) Inne i en LED-brikke er det et halvlederforbindelse mellom to materialer, ett positivt ladet og ett negativt ladet. Lyset oppstår gjennom utveksling av elektroner mellom de to materialene, og som en bivirkning blir det også produsert varme. Temperaturen her må være innenfor spesifikke grenser for å sikre at både diodenes levetid og lysmengden oppfyller kravene for et bestemt bruksområde. Derfor er god armaturkonstruksjon som bidrar til kjøling av diodene svært viktig. LED-driver En LED-armatur inneholder forkoblingselektronikk, en driver, for å konvertere nettspenningen til korrekte driftsforhold for lysdiodene. Her finnes det mange løsninger, både med og uten funksjon for dimming. Driverstrøm Dette er den elektriske strømmen som mates gjennom driveren for å drive LED. Overbelastning av diodene (ved å benytte en mer strøm enn anbefalt) vil gi større mengde lys, men redusert levetid. Driverstrømmen må ha korrekte forhold for å sikre at kravene til ytelse og levetid oppfylles. 10
11 LED-armatur Armatur som inneholder en LED-lyskilde LED-modul Modul bestående av en eller flere lysdioder, inkludert mekaniske og optiske komponenter, men uten lampesokkel og ytre avdekning LED-lampe En eller flere LED-moduler satt sammen i en lampe med ytre avdekning og lampesokkel, for eksempel for montering i lysarmaturer beregnet for konvensjonelle glødelamper. Hvitt lys For LED blir hvitt lys generert på en av to måter: RGB/RGBY Siden hvitt lys er en kombinasjon av fargene i spekteret (eller regnbuen) kan fargede LED brukes på samme måte for å gi inntrykk av hvitt lys. Lyset fra de fargede diodene blandes sammen og gir hvitt lys. Fosforkonvertering Blå LED brukes til å lyse opp kjemisk fosfor, lik den som finnes i et vanlig lysrør, som endrer det blå lyset til hvitt lys. Denne metoden gir generelt bedre fargegjengivelse. 11