led belysningens fremtid Vi kan hele spektret

Transkript

1 led belysningens fremtid Vi kan hele spektret

2 2

3 Den store muligheten med LED er også den store utfordringen. Å balansere effektivitet med ergonomi. Å skape god økonomi og et behagelig lys. Nå er vi der. Leif Norrby, Utviklingssjef, Fagerhult Det er en ny lys-verden. LED har revolusjonert belysningslandskapet. Høye lumenverdier gir suveren effektivitet og økonomi. Levetid på titusener av timer gjør at man i stedet for å skifte lyskilde kan bytte til en helt ny armatur. Derfor utvikler Fagerhult LED-armaturer som dekker hele belysningsprosjektets spekter. Fra tidligere å ha vært for det meste en punktbelysningsløsning, har vi tilpasset LEDteknikken for allmennbelysning. Trygge i vår erfaring med nytenkning har vi temmet lysets intensitet og skapt den perfekte balansen mellom effektivitet og komfort. Hva er vitsen med effektiv belysning hvis det ikke er noen der? Allerede da T5-lysrøret kom, innså vi at høyere lysnivåer krevde nye reflektorløsninger som både utnyttet effektiviteten og var godt avblendet. Da økte luminansen fra cd/m 2 til cd/m 2. Med LED øker den til cd/m 2. Lyset fra LED er intenst og blender hvis det ikke håndteres riktig. Og hva er vitsen med å spare penger på belysning dersom ingen greier å være i rommet? Med innovativ rasteroptikkteknologi tar vi brodden av problemet og utnytter fordelene fullt ut. Armaturdesign i nye spor Når man ikke lenger er bundet til en lyskildes form eller størrelse, blir friheten total. Armaturene blir mindre, slankere og mer uforutsigbare. Armaturen Freedom er et eksempel på det LED-belysning som lar deg tegne dine egne linjer av lys. Ingen ville drømme om å sette et lysrør i en lysestake Av samme grunn får man heller ikke det beste ut av LED hvis ikke armaturen er utviklet for teknikken. Med riktig konstruksjon, driver og kjøling kan vi love den effektivitet og levetid som motiverer investeringen. Det er hele spektret som teller For at LED virkelig skal utgjøre en forskjell, økonomisk og miljømessig, må teknikken kunne brukes i all belysning, gjennom hele bygningen. Fagerhult dekker hele spektret fra downlights og innfelte armaturer til innrednings- og punktbelysning. 3

4 LED. En kort presentasjon Den gir lys, men er ingen lyskilde i tradisjonell betydning. Den kan gjengi alle lysfargene i spektret, og den arbeider helst i gruppe. I løpet av få år har den revolusjonert belysningsbransjen. Dette er LED. LED er en forkortelse for Light Emitting Diode, det vil si en lysdiode. Lysdioden er en halvleder som utstråler lys når den utsettes for elektrisk påvirkning noe som gjerne kalles elektroluminescens. Lysdioden drives med likestrøm, DC, og krever som oftest en separat forkobling eller en driver. Driveren omdanner til et nivå som er optimalt for lysdioden. Selve lyset skapes i elektronenes bestrebelse på balanse. Lysdioden har to ulike områder: ett område med overskudd av elektroner (n-ledende) og ett område med underskudd på elektroner (p-ledende). Grensen mellom disse to områdene kalles pn-overgang eller sperresjikt, og det er her det skjer. Når likestrømmen kobles til lysdioden, utlignes overskudd og underskudd, og det oppstår lys. 4

5 Lyset skapes i elektronenes bestrebelse på balanse. Når strømmen kobles til lysdioden, utlignes overskudd og underskudd, og det dannes lys. Hvilken farge, eller spektral fordeling, lyset får, avhenger av hvilke materialer lysdioden er lagd av. Grunnfargene er rødt, oransje og grønt samt blått i ulike nyanser. Hvitt lys fremstilles som oftest ved at en blå diode utstyres med et lag fosforbasert lyspulver. Fosforsjiktet omdanner den blå fargestrålingen til hvitt lys i ulike fargetemperaturer. Kvaliteten på det hvite lyset påvirkes både av valget av lysdiode og av fosforets egenskaper. Lysdioden er svært liten; den aktivt lysende flaten er ikke større enn 1 2 mm². En eneste diode gir sjelden tilstrekkelig lys til å løse en belysningsoppgave. For at enheten skal fungere, kreves det også at den monteres på et kretskort. Derfor settes flere lysdioder sammen i en gruppe til en LED-modul (som ikke må forveksles med såkalte retrofitlyskilder!). LED-moduler fås i mange ulike varianter der lumenverdien og utformingen er tilpasset ulike typer lysarmaturer. LED-modulene må ofte håndteres av en fagmann ved montering og bytte, men visse modeller gir enkel håndtering selv for sluttbrukeren. 5

6 LED. Bruksområder LED-teknikken er belysningens fremtid og vil bli utviklet rasteroptikkteknikk har gjort det mulig å ta vare på de parallelt med de tradisjonelle lyskildene. LED befinner høye lumenverdiene på en måte som gjør at det fortsatt er seg fremdeles i et tidlig modningsstadium, hvilket gjør at behagelige å oppholde seg og arbeide i rommene. Eksempler på dette er Fagerhults downlightserie Pleiad G3 samt vi kan forvente oss en fremtid der LED blir det opplagte valget for mange flere bruksområder enn i dag. den innfelte allmennbelysningen Multilume Flat. I tillegg til allmenn- og punktbelysning har LED-teknikken også sin Indoor gitte funksjon i spesifikke miljøer. I forbindelse med eksponering av kunstverk, gjenstander eller matvarer er LED ofte I offentlige miljøer som kontorer og skoler har LED-teknikken tidligere bare vært brukt til belysning av mer dekorativ karakter, som punktbelysning eller til fargevekslende effekter. I disse sammenhengene har LED erstattet tidligere lavvoltshalogenlyskilder. Nå er teknikken også moden for allmennbelysning både når å foretrekke, da lyset ikke inneholder UV- eller IR-stråling som kan skade fargen på gjenstandene. Uansett miljø er LED overlegen i sammenhenger der man vil lyssette, eller der man vil begrense arbeidet og kostnadene ved vedlikehold. Armaturformgivningen påvirkes også positivt av LED-teknikken, ikke minst det gjelder kvalitet, energieffektivitet og levetid har LED passert de tradisjonelle løsningene. LED-armaturer LED-armaturer kan med fordel erstatte både downlights og T5-løsninger. på grunn av modulenes beskjedne mål. Ettersom en LED-armatur ikke begrenses av formen på lyskilden eller kan med fordel erstatte så vel downlights som tidligere T5- applikasjoner i for eksempel kommunikasjonsflater, kontorer, inngangspartier og konferanselokaler. Ny reflektor- og krever et visst volum for at lysrøret skal fungere optimalt, er det ubegrensede muligheter til å skape spennende armaturdesign. 6

7 Retail LED-teknikken har allerede mange fordeler som kan bidra til mer dynamiske belysningskonsepter i butikkmiljøer. Den som holder seg oppdatert, vil i fremtiden også bli møtt av anvendelig ny teknikk og nye trender. Det justerbare hvite LED-lyset er en av de svært anvendelige løsningene som tillempes i stor grad allerede nå. Justerbart hvitt LED-lys gir mulighet til å endre fargetemperatur mellom varmt hvitt og kaldt hvitt (2700 K 6500 K). Når det gjelder å simulere naturlig lysinnslipp i kunstige vinduer og på vegger, er LED-løsninger overlegne. Dette er optimalt i prøverom når man vil vise klær i forskjellig lys. Løsningen har vært der tidligere, men da med lysrør i ulike farger. Nå kan man enkelt installere den lille LED-løsningen bak speilet. LED-lyskildens beskjedne mål er svært anvendelig i integrert belysning i hyller og montre. Det samme gjelder også belyste produkter på små flater. Det justerbare hvite LED-lyset er også en ressurs ute i butikken. Blant annet er det mulig å påvirke fargetemperaturen med hensyn til årstiden. Varmhvitt lys for å skape en varm atmosfære om vinteren og et svalt hvitt lys for å skape et mer svalt inntrykk om sommeren. Når det gjelder å simulere naturlig lysinnslipp i kunstige vinduer og på vegger, er LED-løsninger overlegne. Variasjonene som kan skapes med LED oppleves som mer naturlige enn det lyset som genereres av andre typer lyskilder. Iblant kan et lyskonsept trenge noe ekstra, og da er muligheten til farget effektbelysning en god løsning. Med RGB LED blir det mulig å skape et dynamisk og effektfullt belysningskonsept med følelse. Det er et faktum at ulike farger vekker ulike følelser, grønt signaliserer velvære og beroliger, gult gir energi, blått kjøler og rødt signaliserer lidenskap. LED åpner for nye måter å skape stemninger og inntrykk for ulike anledninger. Med et kontrollsystem blir det mulig å justere, dimme og endre farge på belysningen. Retningseffekt og den optiske effektiviteten til LED, i kombinasjon med linser og reflektorer, gjør teknikken til et svært godt alternativ til spotlights ofte bedre enn en tradisjonell løsning. Det ønskede lyset i et anlegg kan kort og godt oppnås med en lavere effekt. Lysdioder med kaldt hvitt lys er enda mer effektive og kan brukes når dette lyset vurderes til å være egnet for bruksområdet, belysning i kjøledisker er et godt eksempel. Outdoor Generelt kan man si at LED-teknikken er det optimale alternativet for utendørsbelysning. Armaturer i utendørsmiljøer er utsatt for vær og vind, varme og kulde, vibrasjoner og menneskelig påvirkning. Utendørsbelysning er også slik at det som oftest er nødvendig med spesielle anordninger for å vedlikeholde og skifte defekte komponenter. Det sier seg selv at den vedlikeholdsfrie LED-teknikken er et både praktisk og økonomisk alternativ. Den lange levetiden De svalere utendørstemperaturene påvirker lysdiodene positivt. Lumenverdien blir høyere og brukstiden forlenges. gjør at lyskilden ikke behøver å skiftes ut i det hele tatt. En annen fordel med LED i utemiljø er at lave temperaturer påvirker lysdiodene positivt. Lumenverdien blir høyere og brukstiden forlenges. I kombinasjon med armaturhus i aluminium blir resultatet svært solide, driftssikre og vedlikeholdsfrie armaturer som forbruker minimalt med strøm i forhold til lyset de genererer. 7

8 Fordel LED. Forskjellen fra tradisjonelle lyskilder Lysdiodens måte å avgi lys på ved elektrisk stimulans skiller den fra de tradisjonelle lyskildene. I disse oppstår lyset i stedet som et biprodukt når glødetråden varmes opp eller i forbindelse med en gassutladning. I motsetning til disse lyskildene inneholder lysdioden heller ikke noe kvikksølv, hvilket er positivt ut fra miljø- og gjenvinningssynspunkt. Samlet gir LED-teknikken en rekke fordeler, både når det gjelder funksjon og utforming. Ettersom lysdioden ikke avgir ultrafiolett (UV) eller infrarød (IR) stråling, er teknikken ekstra egnet til lyssetting av følsomme områder. Museer og utstillinger med kunstverk og gjenstander eller dagligvarehandel med eksponering av matvarer er noen eksempler. Til forskjell fra en tradisjonell lyskilde tennes lyskilden med maksimalt lysnivå omgående, og det er til og med slik at diodens levetid påvirkes positivt av hyppig tenning og slukking. Lumenverdien øker også ved lavere omgivelsestemperaturer, hvilket gjør armaturer med LED-teknikk til det optimale valget i kjøle- og fryserom eller utendørs. Lysdioden inneholder heller ingen bevegelige eller ømtålige deler. Riktig konstruert er derfor en LED-armatur godt rustet til å tåle vibrasjoner og andre mekaniske påkjenninger. 8

9 Den som setter inn LED-lysrør i en eksisterende installasjon overtar produktansvaret for hele armaturen. Retrofit. Er det nok bare å bytte ut lyskilden? Energieffektiv, driftssikker og langlivet. LED-teknikken er på mange måter overlegen i forhold til de tradisjonelle lyskildene. Men for at den virkelig skal komme til sin rett, kreves det armaturer som er utviklet spesielt for LED. I et kortsiktig økonomisk perspektiv kan det synes lønnsomt å beholde eksisterende armaturer og bare bytte ut lyskilden med LED. Det er mange såkalte retrofit-armaturer på markedet som er ment til å brukes på denne måten. Disse LED-løsningene er blant annet tenkt som erstatning for kaldtlyshalogen (HRGI) opp til 50 W samt for andre former for halogenlamper. En del av dem kan også lysreguleres. Denne typen lyskilder kan fungere bra der kravene til lumenverdi, lyskvalitet og effektivitet er noe lavere for eksempel i hjemmemiljø. Mangler produksjonsstandard I offentlig miljø, der størsteparten av eksisterende armaturer er utformet for ulike typer lysrør, får dette helt andre følger. På markedet forekommer det også LED-lysrør som er ment å erstatte T8-lysrør (26 mm) drevet av konvensjonelle forkoblinger. En armatur som opprinnelig er konstruert for lysrør fungerer generelt ikke spesielt bra med LED-lysrør. Enkelte av LED-lysrørene har også vist seg å ha en konstruksjon som gjør dem direkte farlige. Dette er blant annet påpekt av det svenske Elsäkerhetsverket, som har tvunget leverandører til å trekke sine produkter fra markedet. For øyeblikket finnes det ingen produktstandard for denne typen LED-lysrør, og de omfattes heller ikke av standarden for lysarmaturer. Dette medfører ikke bare tekniske, men også teoretiske problemer ettersom den opprinnelige belysningsplanleggingen påvirkes. Det er verdt å merke seg at den som setter inn LED-lysrør i en eksisterende installasjon overtar produktansvaret for hele armaturen. 9

10 En LED-armatur kan ha svært lang levetid forutsatt at den har en godt gjennomtenkt konstruksjon og består av komponenter av høy kvalitet. LED. Det økonomiske alternativet I takt med stigende kraftpriser blir lavt energiforbruk stadig viktigere. Når det kommer til energieffektivitet og levetid, er LED overlegent i forhold til alle andre alternativer på markedet. Men hvor mye kan man egentlig forlange? Å sammenligne LED med tradisjonelle løsninger kan lett bli en sammenligning mellom epler og pærer. Det som måles i et laboratorium hos en LED-produsent kan heller ikke knyttes til yteevnen til en LED-modul når den settes i en armatur. For å få en god oppfatning av kapasiteten, må LED settes inn i sin belysningstekniske sammenheng. Virkningsgrad blir lumenverdi Energieffektiviteten til armaturer med tradisjonelle lyskilder angis som virkningsgrad i prosent (LOR). Virkningsgraden måles ved at lysstrømmen fra en fritt brennende referanselyskilde sammenlignes med armaturens målte lumenverdi. En LED-armaturs energieffektivitet kan ikke gjengis med en virkningsgrad. Årsaken er at LED-moduler ikke er standardisert når det gjelder nominell lumenverdi, slik det er gjort med lysrør. Dette er fordi hele armaturen inklusive LED og driver regnes som en referanse, og virkningsgraden da alltid blir 100 prosent. Effektiviteten til en LED-armatur gjengis i stedet av armaturprodusenten med totalt målt lumenverdi (lm) satt i forhold til målt effekt inklusive driver (lm/w) i en stabil driftstilstand. Ulike lysfarger uten merkostnader En av fordelene med LED er at teknikken kan fremstille ulike lysfarger uten hjelp av et filter, noe som sparer mye energi. Hvis man vil fargesette lyset fra en tradisjonell spotlight, for eksempel, kreves det et fargefilter som reduserer lumenverdien med inntil 90 prosent. Lysfargen fra LED bestemmes i stedet av hvilket materiale lysdioden er lagd av. 10

11 Passer til mange armaturtyper Lysutbyttet fra en hvit lysdiode kan sammenlignes med lysutbyttet fra et T5-lysrør. Utviklingen på LED-området går imidlertid svært raskt, og et forbedret lysutbytte muliggjør stadig flere armaturløsninger og bruksområder. Men igjen er det viktig å skille mellom de data som gjengis for løse lysdioder og de som gjengis for komplette armaturløsninger. De opplysningene produsentene av lysdioder eller LED-moduler presenterer gjelder nesten alltid det maksimale lysutbyttet med en kald lysdiode. Man tar altså ingen hensyn til tap på grunn av økt temperatur, driverens eget forbruk eller tap i reflektorer eller linser. Lysutbyttet hos en dårlig konstruert LED-armatur eller en LED-modul med dårlig driver kan være mer enn halvert sammenlignet med den nominelle verdien for lysdioden. Lysutbyttet er derfor bare relevant dersom det gjelder hele systemet. Med dagens teknikk kan en LED-armatur utviklet for formålet erstatte en rekke ulike armaturtyper med tradisjonelle lyskilder fra downlights med lavvolts- og halogenlyskilder til allmennbelysning med T5-lysrør. Resultatet er bibeholdt eller forbedret energieffektivitet men målet bør også være å opprettholde kontrollen over lyskomfort og styring. Dette er viktig, ikke minst i forbindelse med arbeidsrelaterte lokaler som er ekstra følsomme for blending, for eksempel kontorer. normalt frafall. Det som skjer i stedet, er at lumenverdien synker i løpet av driftstiden. Den forventede levetiden defineres derfor ut fra lumenverdien og settes som 70 prosent av armaturens nyverdi. Levetiden angis som L 70 fulgt av antall timer. Standard levetid for de aller fleste LED-armaturer er L timer, men det forekommer avvik både oppover og nedover. Den forventede levetiden avgjøres av en rekke ulike faktorer: Valg av LED (fabrikat og type) Hvor hardt valgt LED drives (det vil si hvor høy strøm den drives med) Armaturkonstruksjon (med tanke på lysdiodens eller LEDmodulens temperatur) Valg av driver Miljøet der produktet er installert Øvrig materialvalg i konstruksjonen lm/w Minst timer En LED-armatur kan ha svært lang levetid forutsatt at den har en godt gjennomtenkt konstruksjon og består av komponenter av høy kvalitet. En lysdiode går svært sjelden i stykker, selv om det som for all annen elektronikk er et /1000 lm 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Skjematisk skisse over tap. Bildet viser forløpet fra den enkelte dioden via varmetap i modulene (der diodene varmer hverandre), i armaturen, lystap gjennom linser, reflektorer og drivere fram til det lys som faktisk kommer ut fra armaturen. Alt etter konstruksjon kan hvert tap være større eller mindre Ny teknikk og effektivisering gjør at kostnaden for LED-komponenter fortsatt faller, men forventes å flate ut. Diagrammet viser hva som er skjedd så langt og den forventede kostnadsutviklingen for en LED-modul. 11

12 Når levetiden L 70 er nådd, fortsetter lysdioden å produsere lys i lang tid, men lumenverdien avtar ytterligere. Derfor bør LED-modulen, alternativt hele armaturen, byttes ut. Ny teknikk kan medføre at det blir lønnsomt å oppgradere hele installasjonen. Det er ikke sannsynlig at man velger å beholde gamle armaturer etter års driftstid, til tross for at det finner nyere, mer effektiv teknikk. En av fordelene med LED er at teknikken kan fremstille farget lys uten hjelp av et filter, noe som sparer mye energi. 120 Vedlikeholdsfritt LED-armaturer er stort sett vedlikeholdsfrie i hele sin levetid, i mange tilfeller kan LED-enheten heller ikke byttes ut når den er forbrukt. Å slippe å bytte lyskilder kan spare mye penger og tid i mange organisasjoner, ettersom man ikke behøver å stille personale og lifter til disposisjon. Men man må selvfølgelig også når det gjelder LED-armaturer ta hensyn til tilsmussing både innendørs og utendørs Hvordan beregne forventet levetid: Etter timer er det igjen ca. 70 % av lumenverdien (L h). 12

13 /1000 lm Effektene på miljøet i form av lavere strømforbruk er store ikke minst i de tilfeller elektrisiteten kommer fra energikilder som ikke er miljøoptimert. LED. Det miljøsmarte alternativet Også ut fra et miljøperspektiv er LED-teknikken en revolusjon. Energieffektiviteten og den lange omløpstiden er de to faktorene som har størst gjennomslag. En LED-modul er en elektronisk komponent bestående av kretskort og halvledere. Forutsetningene og rutinene for gjenvinning er dermed de samme som for annen elektronikk. En fordel i forhold til tradisjonelle lyskilder som for eksempel lysrør, er at LED-modulene ikke inneholder noe kvikksølv, hvilket forenkler håndteringen og reduserer risikoen for utslipp. Overlegen effektivitet Som alltid når det gjelder belysning, er den største miljøpåvirkningen relatert til energieffektiviteten. LEDteknikken er svært energieffektiv og gir store mengder lys i forhold til den elektrisitet som forbrukes. Effektene på miljøet i form av lavere strømforbruk er store ikke minst i de tilfeller elektrisiteten kommer fra energikilder som ikke er miljøoptimert, for eksempel kullkraft. I takt med den tekniske utviklingen fortsetter også lumenverdien til LED å øke dramatisk. Det er eksempler på produkter som gir mer enn 200 lumen per watt i laboratoriemiljø. Disse lysdiodene er imidlertid ikke klare til kommersiell lansering ennå. Mindre sløsing En LED-modul har en levetid som langt overstiger den tradisjonelle lyskildens. Dette fører til redusert materialforbruk, mindre sløsing og lavere belastning på gjenvinningssystemet. Miljøpåvirkningen fra en LED-armatur i form av energieffektivitet og levetid er imidlertid alltid avhengig av hvordan armaturen er konstruert og i hvilken sammenheng den er tenkt brukt. Derfor er det viktig å beregne forutsetningene i det enkelte prosjektet og ikke stole blindt på laboratorietester lm/w Denne kurven viser hvordan effektiviteten av LED forventes å øke fram til Gjennomsnittlig årlig effektivitetsøkning er ca. 10 %. 13

14 Lyskvalitet Kvaliteten på LED-lyset bestemmes av mange faktorer. Fargetemperatur, fargegjengivelse og fargekvalitet påvirker både hvordan lyset arbeider og hvordan det oppleves. Det finnes mange positive effekter i kombinasjon med en gjennomtenkt armatur. Ettersom LED teknisk sett skiller seg fra tradisjonelle lyskilder, kan ikke egenskapene sammenlignes direkte, men kravene til hvordan en god armatur skal oppføre seg er selvfølgelig de samme. Fargetemperatur En lyskildes fargetemperatur angis i kelvin (K). Kelvin er opprinnelig et mål på fargen til et oppvarmet (og dermed glødende) svart legeme. For lyspærer med glødetråd er det lett å bruke målet, da fargetemperaturen (CCT) i kelvin blir den samme som trådens faktiske temperatur. For lyskilder uten glødetråd for eksempel lysrør, utladningslamper og LED angis en korrelert fargetemperatur i kelvin. De instrumenter og målinger som finner, er imidlertid utviklet for tradisjonelle lyskilder og ikke spesifikt for LED. International Commission on Illumination (CIE) har derfor innledet er arbeid for å utvikle nye målemetoder. Selv om ulike produsenter oppgir nøyaktig samme fargetemperatur, så Y Både hva gjelder fargetemperatur og fargekvalitet er det viktig og ikke se seg blind på nyverdien. Undersøk også hvordan kvaliteten forandres under produktets forventede levetid. kan den variere fra produsent til produsent. Fargetemperaturen til LED kan også endres over tid, hvilket innebærer at verdien etter et antall tusen brenntimer ikke er den samme som for et nytt produkt. Når lysdiodene produseres, blir variasjonen stor både når det gjelder fargetemperatur og lumenverdi. Derfor er det nødvendig å velge ut fra et begrenset sortiment noe som på fagspråket kalles binning (sortering). Produsenten deler inn resultatet av produksjonen i ulike grupper, avhengig av yteevne. Jo snevrere valg man gjør, det vil si at man bare aksepterer lysdioder fra en enkelt sortering, desto jevnere blir kvaliteten på produktene. Resultatet er at tilgangen minker og prisen øker, derfor forsøker man normalt også å velge og akseptere dioder fra et antall nærliggende sorteringer. Variasjoner i hvitt lys Hvitt LED-lys skapes som oftest ved at en blå lysdiode gis et lag lyspulver bestående av fosfor. Dette kan enten være plassert direkte på dioden eller på en ytre plate. Belegget omdanner en del av strålingen til hvitt lys med ulik fargetemperatur en prosess som minner om prosessen i et vanlig lysrør. Lyskvaliteten avgjøres både av spesifikasjonen til den blå lysdioden og hvor nøye fosforet er tilpasset den utvalgte dioden. Hvite dioder finnes i et stort antall fargetemperaturer, fra varmhvite til svært kalde ( K). Ettersom en blå lysdiode er grunnlaget for det hvite lyset, så er effektiviteten høyere for kaldere fargetemperaturer. En varmere fargetemperatur krever nemlig at fosforet konverterer en større andel av det opprinnelige blå lyset X Illustrasjonen viser hvordan man beregner korrelert fargetemperatur. Den inntegnede kurven viser fargetemperatur i faktiske kelvingrader. For å få fram en korrelert fargetemperatur, måles lyskildens kromasitet. Denne verdien ligger på en av de isotermiske linjene, og der linjen krysser kurven settes den korrelerte fargetemperaturen. Prinsippet for å skape hvitt lys av en blå diode, eller i tilfellet til høyre, av en gruppe dioder. På en enkelt diode dekker fosforet dioden, i en modul er fosforet plassert på en plate som dekker alle dioder i modulen. 14

15 Fargegjengivelse Fargegjengivelsen til LED er ikke nøyaktig den samme som hos en tradisjonell lyskilde. Den angis imidlertid akkurat som for andre lyskilder i Ra/CRI. Ra-skalaen går fra og er et mål på lyskildens evne til å gjengi farger. Fargegjengivelsen (Ra) kan avhengig av valgt lysdiode normalt variere fra 60 til 95. En høy Ra-verdi medfører som regel et noe lavere lysutbytte. Fargegjengivelsen bedømmes i henhold til CIEs metode og måles normalt på åtte farger i henhold til CRI (Color Rendering Index), der Index går fra 1 8 (se figuren). Fargegjengivelsen (CRI Color Rendering Index) angis som en middelverdi (Ra), og en lyskilde kan altså være god til å gjengi sju av disse, men dårlig til å gjengi den åttende. Ra 1 14 er en kompletterende skala som inneholder ytterligere seks farger. Som figuren viser, greier ikke den aktuelle lysdioden å gjengi den klarrøde fargen, nummer 9, på en optimal måte, hvilket får som følge at middelverdien for Ra 1 14 er lavere enn verdien for Ra 1 8. Uansett middelverdi kan man slutte seg til at gjengivelsen av rødt ikke er den beste, noe som er vanlig når det gjelder nettopp LED. Fargegjengivelsen kan altså variere mellom ulike dioder fra ulike produsenter, men den er knyttet til lysdiodens spektralfordeling. En granskning av spektralfordelingen kan gi mer informasjon om lysdiodens evne til å gjengi farger. Det er også verdt å merke seg at fargegjengivelsen kan variere mellom en ny LED og en som har brent et antall tusen timer. LED 4000 K (Fortimo) Wavelength (nm) T K Wavelength (nm) Tungsten Wavelength (nm) CDM Wavelength (nm) 15

16 Kromasitet Kromasiteten (fargekvaliteten) til et LED-produkt, det vil si hvor stort avviket er i lysfargen, oppgis med MacAdamellipser SDCM (Standard Deviation of Color Matching) i henhold til standarden CIE MacAdam-systemet kommer opprinnelig fra USA og innebærer at fargekvaliteten graderes i skalaen Mellom 0 og 4 er det vanskelig å se forskjeller i farge, men oppover i skalaen kan man oppleve tydelige og direkte forstyrrende forskjeller i visse applikasjoner. Problemet er størst når man lyssetter hvite flater eller plasserer LED-lister svært nær en hvit vegg. På øvrige bruksområder er problemene små, men det er en god regel å unngå MacAdam 7 SDCM eller dårligere i innendørsapplikasjoner. I et utendørsmiljø kan imidlertid MacAdam 7 SDCM være tilstrekkelig, mens kravene innendørs normalt ligger på MacAdam 3 5 SDCM. Det er en tydelig trend at kvaliteten forbedres løpende. Til sammenligning ligger et T5-lysrør fra de store produsentene innenfor MacAdam 4. Når det gjelder fargekvaliteten, er det også viktig at man ikke ser seg blind på nyverdien, men også undersøker hvordan kvaliteten forandres i produktets forventede levetid. Noen dioder kan holde meget høy fargekvalitet de første tusen timene, men svekkes deretter raskt. Armaturkonstruksjonen kan også påvirke negativt dersom kjølingen av lysdioden er for dårlig eller lysdioden drives for hardt. 16

17 Dokumentasjonsmetoder CELMA, den europeiske organisasjonen for armaturprodusenter, ser det som viktig at armaturleverandører til tross for mangel på heldekkende standarder, dokumenterer sine LED-armaturer på en enhetlig måte. Som en følge av dette deltar CELMA aktivt i standardiseringsarbeidet, og har i påvente av ferdige standarder foreslått et antall parametre og målemetoder for dokumentasjon av LED-armaturer. Disse parametrene vil etter all sannsynlighet være med i kommende standarder IEC og IEN. Fordelene med en enhetlig angivelse er at det blir mulig å sammenligne LED-armaturer fra ulike produsenter på en riktig og rettferdig måte. Da vet markedets aktører også hvilken informasjon de skal kreve inn fra leverandører utenfor CELMA for å kunne foreta riktige sammenligninger. Målinger foretas på en komplett armatur med driver ment for armaturen. Målingen skjer ved en omgivelsestemperatur (Ta) på 25 C når verdiene er stabilisert Stor variasjon i fargekvaliteten gir en større ellipse og en høyere MacAdamverdi. Ellipsens størrelse beregnes med en formel. Med LED av dårlig kvalitet kan det oppleves direkte forstyrrende forskjeller. Problemet er størst når man lyssetter hvite flater. 17

18 Konstruksjonen av en LED-armatur for arbeidsmiljøer krever en nøyaktig avveiing mellom komfort og økonomi. Visuell opplevelse Den store utfordringen når det gjelder LED-belysning er å holde blendingen innenfor rimelige nivåer. Det er ikke uvanlig at dioder og LED-moduler har en luminans (lysintensitet) over cd/m². Dette må sammenlignes med et standard T5-lysrør som har en luminans på cd/m². Konstruksjonen av en LED-armatur for arbeidsmiljøer krever altså en samvittighetsfull avveiing mellom komfort og økonomi. Ut fra et økonomisk synspunkt er naturligvis en naken LED-modul med kjølelegeme og ekstern driver det beste dersom man bare ser på forholdet lumen/watt. Teoretisk sett skulle man kunne bygge en variant av en kontorarmatur med rekkeplasserte LED på en aluminiumsflate. Lysstrømmen kunne da komme opp i 120 lumen/watt samtidig som alle standarder hadde vært oppfylt. Derimot ville det være direkte ubehagelig å oppholde seg i rommet. Jo høyere effektivitet, desto mer blender armaturen. Og dette er noe man må ha i tankene ved valg av armatur selv om den aktuelle armaturen oppfyller gjeldende standarder. LED-armaturer med høy lumenverdi til bruk i normale arbeidsmiljøer krever således en armaturkonstruksjon som ikke bare retter fokus mot høy effektivitet, men også tar hensyn til luminansene. Lyset fra en lysdiode eller LED-modul må nesten alltid kontrolleres eller styres med reflektorer, linser eller en form for diffuserende materiale. Hvilke reflektormaterialer eller linser som brukes er avgjørende for armaturens effektivitet. Når det gjelder linser, er det også vanlig at de er direkte knyttet til respektive fabrikat og type lysdiode. 18

19 19

20 Driver og driftstemperatur Driveren er selve hjertet som får LED-armaturen til å lyse. Den kan drives på flere ulike måter, og det er derfor viktig at man bruker riktig forkobling (driver) for armaturtypen. Feil valgt eller feilkoblet driver kan skade eller i verste fall ødelegge tilkoblede LED-armaturer. Drift av lysdioder eller LED-moduler krever spesielt tilpassede forkoblinger, såkalte drivere. En driver omformer 230 V nettspenning til egnede verdier for drift av komponenten. Det er viktig at driveren er beregnet og godkjent for drift av lysdioder. De fleste tilpassede drivere er dessuten produsert som SELV (Safety Extra Low Voltage), noe som innebærer at selve dioden eller armaturdeler ikke må beskyttes mot berøring. Ulempen med SELV-systemer er at effektiviteten blir noe lavere sammenlignet med en løsning uten SELV, og årsaken er at det oppstår tap i isolasjonskretsen. Armaturer uten SELV er konstruert slik at det ikke er enkelt å komme til LED-moduler eller tilhørende ledninger. Det kreves et verktøy for å komme til komponentene. Strøm eller spenning LED drives hovedsakelig på to måter med konstant strøm eller konstant spenning. Konstantstrømdriften innebærer at tilkoblede dioder drives av en konstant strøm som til vanlig ligger på 350, 500, 700 eller 1050 ma. Ved konstantstrømdrift er tilkoblede LED seriekoblet til driveren, og spenningen i kretsen avhenger av antallet seriekoblede dioder. Hver diode har en fremspenning, og ved seriekobling plusses denne fremspenningen på med tilsvarende antall dioder. En downlight med 3 dioder lagd for å fungere med en driver med konstantstrøm får en sekundærspenning på ca. 9 V DC (3 3 V). Kobles flere armaturer i serie mot felles driver, multipliseres spenningen med antall armaturer. Ved konstantstrømspenning er tilkoblede LED-er seriekoblet til driver. Ved konstantspenning er tilkoblede LED-er koblet parallelt til driver. 20