LED-HANDBOK. Lighting the future

Transkript

1 LED-HANDBOK

2 Innehållsförteckning: Introduktion 1 Standarder 2 Ljusstyrning 3 Effektivitet 4 Färg Tillförlitlighet 5 6 Teknik 7

3 INTRODUKTION I alla städer spelar planeringen av stadens belysning en framträdande roll. Och i en tid med snabb teknisk utveckling har LED hastigt bytt status från innovativt till mainstream vilket har stort positivt inflytande på energiförbrukningen och utsläppet av CO 2. LED innebär nya utmaningar för både användare och designer. Det har introducerats nya direktiv, ny lagstiftning och ny terminologi som ibland blir föremål för missförstånd och felbedömningar. Som en del av vårt stora engagemang för att hjälpa våra kunder att navigera bland de här utmaningarna har vi på LITE tagit fram en LED-handbok till våra partner som förklarar de allra vanligaste beteckningarna och deras betydelse. 1

4 STANDARDER IEC EN Photobiological Safety (PD IEC TR 62778) Ljus är en form av energi och kan orsaka fysisk skada. 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 allmänt bruk bör vara RG3 (även om solen tekniskt sett är RG3). Den huvudsakliga risken med LED är det blåa ljuset som 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 fotometriska egenskaper. LM80 En nordamerikansk standard som definierar hur LED ska mätas när det gäller bibehållande av ljusflödesmässiga egenskaper. EN13032 En europeisk standard som definierar hur LED ska mätas för elektriska och fotometriska egenskaper. Även om det finns likheter mellan LM79 och EN13032 så finns det även väsentliga skillnader. 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 Reglerna i lågspänningsdirektivet kräver att belysningen är utformad, tillverkad och testad för att uppfylla gällande säkerhetskrav. Direktivet om elektro- magnetisk kompatibilitet Direktivet fastställer skyddskrav och bestämmelser om kontrollåtgärder för utrustning i form av apparater och fasta anläggningar som kan tänkas framkalla elektromagnetiska störningar, eller vars funktion kan tänkas bli påverkad av sådana störningar. RoHS-direktivet lägger restriktioner på farliga ämnen/ material som används i elektrisk och elektronisk utrustning. ErP-direktivet är ett direktiv för fastställande av krav på miljövänlig design av energirelaterade produkter. 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-märkningen visar att en produkt uppfyller de generella säkerhetskraven i relevanta EU-direktiv för marknadsföring på den europeiska marknaden. CE-märkningen hjälper tull och marknadsinspektörer att underlätta fri rörlighet för produkter inom Europa. CE-märkningen påvisar att produkten uppfyller fyra huvudsakliga EU-direktiv. 2

5 LJUSTSTYRING Nattsänkning/Bi-power-dimning (BP x) Det här är en metod som används till utomhusbelysning för att sänka energiförbrukningen under perioder med mindre behov av ljus. Armaturen dimmas automatiskt med 50 % under ett fördefinierat antal timmar under natten. Ljusregleringen anges med beteckningen BPx där x är antalet timmar som armaturen kommer att vara dimmad under natten. Exempelvis reglerar BP7 armaturen i 3 timmar innan armaturens beräknade midnatt och 4 timmar efter, totalt 7 timmar. 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 en effekt på 75 %). Midnatt beräknas automatiskt som tidpunkten mitt emellan på- och avslagningen av armaturen. För armatur med en fotocell som registrerar dygnets rytm och aktiveras vid skymning justeras detta automatiskt efter årstiderna under hela året. CCR - Constant Current Reduction (Reduktion av konstantström) En metod för att dimma LED. Till skillnad från PWM (Pulse Width Modulation) reduceras den konstanta drivströmmen (ma) till ljusdioden för att sänka ljusdiodens ljusstyrka. PWM - Pulse Width Modulation En metod för att ljusreglera lysdioder. Lysdioden 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. 3

6 EFFEKTIVITET Ljusflöde (Lumen Output) Ljusflödet är ungefär den mängd ljus som alstras av en produkt. Detta kan vara relaterat antingen till ljuskällan eller armaturen. En armaturs ljusflöde kan sägas vara ljuskällans ljusflöde minus ljusförlusten inuti armaturen (verkningsgraden). Ljusförlusterna i armaturen är kopplade till de optiska material som används (kupor, reflektorer, prismor) samt även till termiska förluster på grund av omgivningstemperaturen invändigt i armaturen. Effekt Effekten (W) kan variera betydligt beroende på LED-driftdonet och LED-konstruktionen samt konfigurationen av dessa. Standarder indikerar att den angivna effekten (W) kan variera inom 10 % utifrån den värsta tänkbara situationen (t.ex. maximal effekt). Effektivitet Med effektivitet beskrivs hur effektivt en ljuskälla omvandlar elektricitet till ljus, med enheten lumen per Watt. Ju högre effektivitet, desto effektivare använder ljuskällan elektriciteten. Det kan antingen vara: lm/w som beskriver ljuskällans effektivitet (ljuskällans lumen) eller lm/w som beskriver armaturens effektivitet vilken beräknas genom multiplicering av lm/w med armaturens verkningsgrad. 4

7 FÄRG CCT - Color 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 vara K eller lägre, kallt vitt K eller högre, och neutral vit mellan K och K. Ra - Color Rendering (Färgåtergivning) Alla ljuskällor karakteriseras efter hur väl de visar färger. Detta beskrivs av Ra-värdet och ju högre värde desto bättre återges färgen. För majoriteten av arbetsplatser inomhus krävs minst Ra80. Ra70 är vanligare för allmän utomhusbelysning. En ökning av Ra-värdet till 90 eller mer sker generellt på bekostnad av en reduktion av effektiviteten. Binning (Sortering) Tillverkningsprocessen av LED är inte tillräckligt exakt för att säkra att alla lysdioder är identiska. Därför sorteras lysdioder efter specifika egenskaper såsom färg, verkningsgrad och elektriska egenskaper. Den här sorteringen kallas för binning. MacAdam Elipse En MacAdam-ellips innefattar de färgnyanser som är möjliga för en viss färgtemperatur utan att variationen uppfattas av det mänskliga ögat. Färgskiftning Efterhand som vit LED åldras kommer färgtemperaturen långsamt att förändras. Färgskiftningen anges normalt som det maximala antalet MacAdam-ellipser (nivåer) som färgen ändras med. 5

8 TILLFÖRLITLIGHET LED-driftdon (LED-elutrustning) Tillförlitligheten hos en LED-armatur beror även på driftdonet. Om det slutar fungera slutar även armaturen att fungera. Därför är det viktigt att försäkra sig om att driftdonet har en lämplig livslängd eller är lätt att byta ut. Omgivningstemperatur Ta När testning utförs på en produkt görs detta vid en specifik omgivande temperatur. Omgivningstemperaturen betecknas som Ta. Ta vid testning är som standard 25 C, men testning i andra temperaturer är tillåten 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 kan förväntas öka. Storleken på dessa förändringar är dock beroende av tekniken och det finns ingen standardmetod för att beräkna dessa effekter. Lx - Normal 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 dioder som har slutat fungera inom en given tid i timmar. Om procentandelen av fel är t.ex. F10 vid timmar innebär det att efter timmar kan 10 % av dioderna ha slutat fungera. 6

9 TEKNIK Temperatur vid PN-övergången Inuti ett LEDchip finns en övergång mellan två material, ett positivt laddat och ett negativt laddat. Genom utväxling av elektroner mellan de två materialen genereras ljus och som en bieffekt skapas värme vid övergången. Temperaturen vid övergången måste kontrolleras för att säkra att ljusflödet och livslängden för LED uppfyller kraven. LED-driftdon En LED-armatur innehåller elektronik för omvandling av spänning till korrekta förhållanden för att driva LED-ljuskällan. Detta kallas driftdonet. Drivström Det här är den elektriska ström som genereras av driftdonet för att driva lysdioden. Överbelastning av lysdioden (genom att ge högre ström (ma) än vad som rekommenderas) resulterar i hög verkningsgrad men väsentligt reducerad livslängd. Drivströmmen ska därför vara korrekt för att säkra att kraven på prestanda och livslängd uppfylls. Vitt ljus Vitt LED-ljus genereras på två olika sätt: RGB eller RGBY Eftersom vitt ljus är en kombination av färger i spektrumet (eller regnbågen) kan färgade lysdioder även användas för att ge vitt ljus. Ljuset från de färgade dioderna blandas på ytan det träffar och ger tillsammans ett vitt ljus. Fosforomvandling Blå lysdioder används för att belysa en kemisk fosfor, liknande den som finns i ett lysrör, vilket omvandlar det blå ljuset till vitt. Den här metoden ger generellt en överlägsen färgåtergivning eftersom det vita ljuset innehåller fler färger ur spektrumet. LED-armatur Armatur som innehåller en eller flera LED- moduler eller en LED-ljuskälla LED-modul Innehåller en eller flera LED-dioder med mekaniska och optiska komponenter, men utan en standardsockel LED-ljuskälla Innehåller en eller flera LED-dioder med mekaniska och optiska komponenter inklusive stand ardsockel, t.ex. en retrofit ljuskälla med E27, GU10-sockel eller liknande. 7

10