מדוע השוואה ישירה של לומנים תאורה מסורתיים (נתרן, כספית, מתכת הליד) עם לומנים קטלוגיים מתאורת LED לא יכולה לייצר ממצאים מדויקים.
לא ניתן להשתמש במספר הלומנים המפורטים בקטלוגים של מוצרים כדי להשוות בין תאורת LED לתאורה קונבנציונלית שכן כמות הלומנים שהעין האנושית קולטת תלויה בסוג טכנולוגיית התאורה שבה נעשה שימוש. שלושה דברים מסבירים זאת:
1. תאורת LED מספקת ספקטרום רחב יותר של אור מאשר נורות מסורתיות, שלהן אחד מוגבל יותר.
2. המגוון באופן מגיב העין האנושית לרמות שונות של אור אינו נלקח בחשבון בשיטות הרגילות לחישוב ערך לומן.
3. מדידת נורות LED כוללת את כל המתקן ומערכת אספקת החשמל, בעוד שמדידת שטף האור עבור מנורות קונבנציונליות מתייחסת רק למקור האור.
1. תאורת LED מספקת ספקטרום רחב יותר של אור מאשר נורות מסורתיות, שלהן אחד מוגבל יותר.
הגישה המקובלת להערכת עוצמת האור הפלט של המנורה אינה מאפשרת החזרת אור מאובייקטים. אבל למעשה, בהתאם לצבע המשטח, הדברים משקפים אור בדרכים שונות. לדוגמה, אם משתמשים באור צהוב כדי להאיר פריט ירוק, כל אלומת האור תיספג על ידי פני האובייקט, מה שמשווה לדבר מראה כהה. כאשר אובייקט ירוק עם סוג זה של תאורה מונח על משטח שחור, הוא הופך לבלתי נראה לחלוטין. במציאות, אפקט קצת שונה נובע מאור המשתקף מהדברים האמיתיים. לדוגמה, הדשא נראה ירוק אבל באמת כולל מגוון של פיגמנטים (כגון כלורופיל, קרוטנואידים, קסנתופילים וכו'), לכן כאשר הוא מואר באור צהוב, הוא ישקף חלק מקרני האור ויראה אפור.
מכיוון שלמנורות הנתרן המשמשות לתאורת רחוב יש ספקטרום אור מוגבל, הן צריכות לספק הרבה אור על מנת להבטיח ראות נאותה. בדומה לספקטרום השמש, לתאורת LED יש מגוון רחב של אור. כתוצאה מכך, הבדלי צבעי האובייקט ברורים יותר, משפרים את הניגודיות ומשפרים את הנראות בחלל נתון. לכן, תאורת LED משתמשת בהרבה פחות לומן, ועם זאת מספקת בהירות אופטית משופרת.
2. המגוון באופן מגיב העין האנושית לרמות שונות של אור אינו נלקח בחשבון בשיטות הרגילות לחישוב ערך לומן.
מוטות וחרוטים הם שתי הקטגוריות העיקריות של קולטני פוטו המצויים בעינינו. קונוסים מסוגלים לראות צבע (המכונה לפעמים "ראייה פוטופית"), רגישים לאור בהיר ומתפקדים כרגיל במהלך היום. מוטות בכל זאת מגיבים לגירויים קלים בנסיבות מאתגרות (עם מעט אור). זה מכונה ראייה סקוטופית (כאשר אדם תופס סביבה חסרת צבע מכיוון שהקונוסים המזהים צבע רדומים במהלך ראיית לילה).
רק ראייה פוטופית נמדדת על ידי פוטומטרים המשמשים לזיהוי עוצמת האור. עם זאת, במצבים בעולם האמיתי, מוטות וחרוטים (הידועים גם בשם "ראייה מזופית") ישמשו לעיבוד אור. יחס S/P שימושי במצב זה מכיוון שהוא מאפשר המרה של לומנים קונבנציונליים ללומנס שבאמת רואים את העין האנושית.
היחס בין הגוון הכחול-ירוק לירוק-צהוב של אור נקרא S/P. ערך יחס גדול יותר ונראות משופרת נוצרים שניהם על ידי חלק גדול יותר של צבעים כחול-ירוק. מקורות אור גבוהים יותר ביחס S/P משפרים את הראייה בעוצמות אור נמוכות יותר.
הטבלה מספקת המחשה כיצד להמיר לומנים קונבנציונליים ללומנס שהעין האנושית יכולה לתפוס באמת. בשל היעילות המוגברת שלה, תאורת LED מציעה נראות משופרת תוך שימוש בפחות אנרגיה.
3. מדידת נורות LED כוללת את כל המתקן ומערכת אספקת החשמל, בעוד שמדידת שטף האור עבור מנורות קונבנציונליות מתייחסת רק למקור האור עצמו.
בטמפרטורת החדר, היעילות של מנורות פריקה קונבנציונליות של נתרן, כספית ומתכת הליד היא הגורם היחיד שנחשב. השפעת השקע בו מותקנת המנורה אינה נחשבת בשיטה זו. מנורות נתרן בלחץ גבוה וסוגים מסוימים של תאורת LED עשויים להיות יעילים ביותר (עד 100 לומן לוואט, למשל). עם זאת, יחס יעילות האנרגיה כשלעצמו אינו משקף את כמות האור בפועל שמקור אור מספק למעשה לשימוש נתון.
יש להעריך את יעילות התאורה ביחס למנורה במתקן. במקום למדוד פלט לומנים על ידי אור, יש למדוד לומנים שמגיעים למטרה סופית. מדידה כזו של יעילות תאורה לעולם לא תתאים ללומנס שמפיק מקור התאורה. הדברים שיש להם השפעה על התאורה המוכנסת למתקן הם הגורמים ליעילות ירודה יותר:
אורות מסורתיים פולטים אור לכל הכיוונים, מה שמכונה אור לכוד. מקורות תאורה אלו דורשים מספיק מראות בתוך שקעים שעשויים להחזיר אור ככל האפשר ולמקד אותו למטרה המיועדת. עם זאת, לא ניתן לנתב ביעילות את כל אלומות האור.
- עדשות הגנה: גופי תאורה כוללים בדרך כלל עדשות שבנוסף למטרת הגנה, הן מסייעות גם במיקוד אלומות האור על המטרה המיועדת. חלק מתפוקת האור אובד מכיוון שלחומרים המשמשים לייצור עדשות אין 100 אחוז חדירות לאור.
- טמפרטורת הפעלה - במקרה של תנודות בטמפרטורה, הביצועים של מספר מקורות אור יורדים. ב-25 מעלות, יעילות המקור נמדדת. עם זאת, במיוחד עבור תאורת רחוב, טמפרטורת ההפעלה בפועל שונה מאוד מטמפרטורת הבדיקה.
מקור מתח: רוב מקורות האור כוללים ספק כוח שיכול לשנות את מתח הכניסה למתח הספציפי של המנורה. הנזק לאספקת החשמל עשוי לנוע בין 5 אחוזים ל-25 אחוזים.
אלמנט נוסף המשפיע על הביצועים האולטימטיביים של התאורה והוא חיוני להשוואת תאורת LED לתאורה קונבנציונלית הוא ירידה בביצועים לאורך זמן. מקורות תאורה מסורתיים, בעיקר מנורות מתכת הליד, מאופיינים בירידה ניכרת בביצועים גם לאחר שימוש קצר:
חיי השירות של נורות נתרן בלחץ גבוה הם 24 000 שעות, אולם הן מאבדות יותר מ-30 אחוז מהיעילות המקורית שלהן. למנורות מתכת הליד יש חיי שירות של 6,000–15,000 שעות ובעלות אובדן יעילות של עד 50 אחוז. עם חיי שירות של 50 000–100 000 שעות, תאורת LED סובלת מירידה של 30 אחוז בפרודוקטיביות לאחר 50 000 שעות שימוש.
ההשוואה האמורה מוכיחה באופן חד משמעי שתאורת LED מספקת ביצועים מעולים לאורך זמן ארוך בהרבה ממקור תאורה מסורתי, מה שמאפשר לעכב מאוד את הצורך בהחלפה או תיקון של התאורה.
מקרה מבחן: במדינת ויסקונסין שבארצות הברית, נורות נתרן בלחץ גבוה ששימשו בחניון בית הספר הוחלפו בנורות לד שסיפקו 8040 לומן. התאורה הקודמת סיפקה 19 000 לומנים. למרות שהאזור מואר בפחות לומן לאחר שדרוג התאורה, לקוחות החניונים אמרו שהאזור מואר בצורה טובה יותר.
בהשוואה לאזור המואר על ידי מנורות נתרן בלחץ גבוה (19 000 לומן), בצד שמאל של החניון יש תאורת LED (8040 לומן), המציעה ראות מעולה.
