LEDterminologi. Referensguide

Transkript

1 LEDterminologi Referensguide

2

3 Introduktion Vid planläggning av en stad spelar belysningen en avgörande roll och i en tid med snabb teknologisk utveckling har LED som ljuskälla snabbt ändrat status från innovativ till allmänt använd, vilket har en betydande positiv inverkat på energianvändning och koldioxidutsläpp. LED innebär nya utmaningar för såväl användare som designers. Nya direktiv, ny lagstiftning och ny terminologi skapar ibland missförstånd. Som en del i Thorns engagemang med att hjälpa våra kunder att navigera bland dessa utmaningar har vi tagit fram den här guiden för att förklara de vanligaste termerna och deras betydelse. Innehåll Standarder sida 4 Styrning sida 6 Effektivitet sida 7 Färg sida 8 Tillförlitlighet sida 9 Hårdvara sida 10

4 Standarder Den huvudsakliga risken med LED är blått ljus som kan orsaka skador på näthinnan. Under normala belysningsförhållanden är nästan all LED klassificerad i riskgruppen RG0 eller RG1. IEC EN Photobiological Safety (även PD IEC TR 62778) Ljus är en form av energi och kan orsaka fysiska skador. Alla ljuskällor klassificeras efter RISKGRUPP (RG), vilket visar hur säker källan är. RG0 och RG1 är fullständigt riskfri, RG2 är riskfri så länge ingen tittar rakt in i ljuskällan (en snabb blick mot den är dock ofarligt), ingen ljuskälla för allmän användning bör vara RG3 (tekniskt sett är dock solen RG3). Den huvudsakliga risken med LED är det blåa ljuset vilket kan orsaka skador på näthinnan. Under normala belysningsförhållanden är nästan all LED antingen RG0 eller RG1. LM79 En nordamerikansk standard som definierar hur LED ska mätas för elektriska och ljustekniska egenskaper. LM80 En nordamerikansk standard som definierar hur LED ska mätas för ljusflödesegenskaper. EN13032 En europeisk standard som definierar hur LED ska mätas för elektriska och ljustekniska egenskaper. Även om det finns likheter mellan LM79 och EN13032 så finns det även väsentliga skillnader. 4

5 TM21 En nordamerikansk teknisk rapport om att planera långsiktigt ljusflödesunderhåll för LED-ljuskällor. Den definierar antalet enheter som krävs för testning och hur resultatet kan förlängas för att på ett säkert sätt kunna förutsäga långsiktiga värden. Den maximalt tillåtna förlängningen är 6 x den faktiska testperioden, så för en förutsägelse för timmar måste det faktiska testet ha utförts under timmar. För en förutsägelse på timmar måste det faktiska testet ha utförts under timmar. (Allmänt accepterad praxis i standarder är testning under timmar, vilket enligt TM21 endast tillåter en förutsägelse på upp till timmar). Lågspänningsdirektivet Detta kräver att produkter utformas, tillverkas och testas för att uppfylla gällande säkerhetskrav. Direktivet om elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) Detta kräver att produkter utformas och drivs utan att störa eller störas av andra elektriska produkter inom definierade gränser. RoHS-direktivet Detta lägger restriktioner för användandet av vissa farliga ämnen i elektrisk och elektronisk utrustning. ErP-direktivet Syftet med det här direktivet är att minska användningen av naturresurser och energi och att minimera miljöpåverkan från produkter över hela dess livslängd. CE-märkning CE-märkning visar att en produkt uppfyller de europeiska direktiv som krävs för att få säljas på den europeiska marknaden. Det hjälper tull och marknadsinspektörer att underlätta fri handel och rörlighet för produkter inom Europa. CE-märkningen påvisar att fyra huvudsakliga europeiska direktiv är uppfyllda. 5

6 Ljusstyrning Nattsänkning/Bi-power-dimning (BP x) Det här är en metod som används för utomhusbelysning för att sänka energianvändningen under perioder med mindre behov av ljus. Armaturen dimmas automatiskt med 50 % under ett fördefinierat antal timmar under natten Ljusregleringen visas med beteckningen BPx där x är antalet timmar som armaturen kommer att vara dimmad under natten. Exempelvis kommer BP7 att reglera armaturen i 3 timmar innan armaturens beräknade midnatt och 4 timmar efter. I fall där ljusregleringen är på en annan nivå än 50 % kan det visas som BP x-y. Exempelvis skulle BP 7-25 visa att armaturen är dimmad med 25 % i 7 timmar (d.v.s. drivs med effekt på 75 %). Midnatt beräknas automatiskt som mittpunkten mellan på- och avslagning. För armaturer med en fotocell som känner av skymningen anpassas det här automatiskt efter årstiderna under året. PWM - Pulse Width Modulation En metod för att ljusreglera LED. LED sätts på och stängs av med höga frekvenser som är omöjliga att se med blotta ögat. Ju längre tid LED är av jämfört med på, desto mer dimmad verkar belysningen. CCR - Constant Current Reduction En metod för att dimma LED. Till skillnad från PWM (Pulse Width Modulation) reduceras den konstanta drivströmmen (ma) till ljusdioden för att sänka ljusstyrkan. 6

7 Effektivitet Ljusflöde (Lumen Output) Ljusflödet är mängden ljus som alstras av en produkt. Detta kan vara relaterat till antingen ljuskällan eller armaturen. En armaturs ljusflöde kan sägas vara ljuskällans ljusflöde minus ljusförlusten inuti armaturen (verkningsgraden). Armaturförlusterna är kopplade till de optiska material som används (kupor, reflektorer, prismor) samt även till termiska förluster på grund av omgivningstemperaturen internt i armaturen. Effekt Effekten (W) kan variera mycket beroende på LED-driftdonet och LED-konstruktionen samt konfigurationen av dessa. Standarder indikerar att den angivna effekten (W) kan variera inom 10 % utifrån worst case scenario (t ex maximal effekt). Effektivitet Med effektivitet beskrivs hur effektivt en ljuskälla omvandlar elektricitet till ljus, med enheten lumen per Watt. Ju högre effektivitetsvärde desto effektivare använder ljuskällan elektriciteten. Detta kan antingen vara: Lm/W beskriver ljuskällans effektivitet och Llm/W beskriver armaturens effektivitet, vilket är lm/w (ljuskällans effektivitet) multiplicerat med armaturens verkningsgrad. 7

8 Färg CCT Colour Temperature (Färgtemperatur) LED kan antingen vara färgad oftast röd/grön/blå/gul, eller vit. Precis som dagsljus kan vitt ljus dock variera från varmt vitt med högre innehåll av rött till kallt vitt med ett högre innehåll av blått. Detta beskrivs av färgtemperaturen där varmt vitt har ett lägre värde (i Kelvin) än kallt vitt. Varmt vitt kan normalt sägas vara 3000K eller lägre, kallt vitt 5000K eller högre, och neutral vit mellan 3000K och 5000K. Ra Colour Rendering (Färgåtergivning) Varje ljuskälla karakteriseras efter hur väl de visar färger. Detta beskrivs av Ra-värdet och ju högre värde desto mer exakt återges färger. För majoriteten av arbetsplatser inomhus krävs minst Ra80. För allmän utomhusbelysning är det vanligare med Ra70. Att öka Ra-värdet till 90 eller mer sker generellt på bekostnad av en försämrad effektivitet. Binning Tillverkningsprocessen av LED är inte tillräckligt exakt för att säkra att varje LED är identisk. Därför sorteras LED efter specifika egenskaper såsom färg, verkningsgrad och elektriska egenskaper. Den här sorteringen kallas för binning. MacAdam Elipse En MacAdam-ellips innefattar den färgvariation som är möjlig för en viss färgtemperatur utan att variationen uppfattas av det mänskliga ögat. Färgskiftning I takt med att vit LED åldras kommer färgtemperaturen långsamt att förändras. Färgskiftningen anges normalt som det maximala antalet MacAdam-ellipser (nivåer) som färgen på ljuset kommer att förändras med. 8

9 Tillförlitlighet LED-driftdon (LED Control Gear) Tillförlitligheten hos en LED armatur beror också på driftdonet. Om driftdonet slutar fungera slutar även armaturen att fungera. Därför är det viktigt att försäkra sig om att driftdonet har en lämplig beräknad livslängd eller är lätt att ersätta. Omgivningstemperatur Ta När testning utförs på en produkt görs detta vid en specifik omgivande lufttemperatur. Detta är omgivningstemperaturen, vilken betecknas som Ta. Omgivningstemperaturen vid testning är som standard 25 C, men testning i andra temperaturer är tillåtet så länge temperaturen anges. Ljusreglering och temperatur När ljusreglering används eller när produkter används i lägre omgivningstemperatur än normalt kan antalet fel förväntas sjunka och den förväntade livslängden förväntas öka. Storleken på dessa förändringar är dock beroende av tekniken och det finns ingen standardmetod för att beräkna dessa effekter. Lx - Beräknad livslängd Beskriver hur stor procentandel av ljuset som minimalt finns kvar efter en nominell livslängd. Den nominella livslängden anges i timmar och x är procentsatsen av ljusutbytet t.ex. L80 vid timmar innebär att efter timmar kommer ljusutbytet att ha sjunkit till 80 % av dess ursprungliga nivå. Fy - Felandel Procentandelen av enskilda LED dioder som har slutat fungera inom en given tid i timmar. y är procentandelen av fel t.ex. F10 vid timmar innebär att efter timmar kan 10 % av dioderna ha slutat fungera. Fy är en kombination av två komponenter, By och Cy By - beskriver gradvis förlust av ljusflödet Cy - beskriver total förlust av ljusflödet 9

10 Hårdvara Junction Temperature Ett LED-chip består av två material, ett positivt laddat och ett negativt laddat. Genom utväxling av elektroner mellan de två materialen genereras ljus och som en bieffekt även värme. Temperaturen måste kontrolleras för att säkra att ljusflödet och livslängden för LED uppfyller kraven för en given tillämpning. LED-driftdon En LED-armatur innehåller elektronik för att omvandla spänningen från anslutningen till korrekta förhållanden för att driva LED-ljuskällan. Denna elektronik kallas för driftdonet. Drivström Det här är den elektriska ström som genereras av driftdonet för att driva LED. Överbelastning av LED (att ge en högre ström (ma) än vad som rekommenderas) resulterar i hög verkningsgrad men reducerad livslängd. Drivströmmen ska ge korrekt balans för att säkra att angiven prestanda och livslängd uppfylls. 10

11 LED-armatur Armatur som innehåller en eller flera LED moduler eller en LED ljuskälla LED-modul Innehåller en eller flera dioder med mekaniska och optiska komponenter, men utan standard sockel LED-ljuskälla Innehåller en eller flera dioder med mekaniska och optiska komponenter, inklusive standard sockel. Ex på en retrofit ljuskälla med standardsockel är tex E27, GU10. Vitt ljus För LED genereras vitt ljus på ett av två sätt: RGB eller RGBY Eftersom vitt ljus är en kombination av färger i spektrat (eller regnbågen) kan färgade dioder användas på liknande sätt för att ge intrycket av vitt ljus. Ljuset från de färgade dioderna blandas på den yta de belyser och ger tillsammans ett vitt ljus. Fosforomvandling Blå dioder används för att belysa kemisk fosfor, liknande den som finns i ett vanligt lysrör, vilket omvandlar det blå ljuset till vitt ljus. Den här metoden ger generellt en överlägsen färgåtergivning eftersom det vita ljuset innehåller fler färger ur spektrumet. 11

12