Por que a comparação direta de lúmens de iluminação tradicionais (sódio, mercúrio, haleto metálico) com lúmens de catálogo de iluminação LED não pode produzir resultados precisos.
O número de lumens listado nos catálogos de produtos não pode ser usado para comparar a iluminação LED com a iluminação convencional, pois a quantidade de lumens que o olho humano percebe depende do tipo de tecnologia de iluminação usada. Três coisas explicam isso:
1. A iluminação LED fornece um espectro de luz mais amplo do que as lâmpadas tradicionais, que têm um espectro mais limitado.
2. A variedade de respostas do olho humano a diferentes níveis de luz não é levada em consideração pelos métodos usuais de cálculo do valor do lúmen.
3. A medição de lâmpadas LED inclui o sistema completo de fixação e alimentação, enquanto a medição de fluxo luminoso para lâmpadas convencionais considera apenas a fonte de luz.
1. A iluminação LED fornece um espectro de luz mais amplo do que as lâmpadas tradicionais, que têm um espectro mais limitado.
A abordagem convencional para estimar a potência de saída de luz de uma lâmpada não permite a reflexão da luz dos objetos. Mas, na verdade, dependendo da cor da superfície, as coisas refletem a luz de maneiras diferentes. Por exemplo, se uma luz amarela for usada para iluminar um item verde, todo o feixe de luz será absorvido pela superfície do objeto, dando à coisa uma aparência escura. Quando um objeto verde com esse tipo de iluminação é colocado sobre uma superfície preta, ele se torna absolutamente invisível. Na realidade, um efeito um pouco diferente resulta da luz refletida nas coisas reais. Por exemplo, a grama parece verde, mas na verdade inclui uma variedade de pigmentos (como clorofila, carotenóides, xantofilas, etc.), portanto, quando iluminada pela luz amarela, ela refletirá parte dos raios de luz e aparecerá cinza.
Como as lâmpadas de sódio usadas para iluminação pública têm um espectro de luz limitado, elas precisam fornecer muita luz para garantir visibilidade adequada. Semelhante ao espectro do sol, a iluminação LED tem uma ampla gama de luz. Como resultado, as diferenças de cores dos objetos são mais distintas, melhorando o contraste e melhorando a visibilidade em um determinado espaço. Portanto, a iluminação LED usa muito menos lúmens, ao mesmo tempo em que fornece maior clareza óptica.
2. A variedade de respostas do olho humano a diferentes níveis de luz não é levada em consideração pelos métodos usuais de cálculo do valor do lúmen.
Bastonetes e cones são as duas categorias principais de fotorreceptores encontrados em nossos olhos. Os cones são capazes de visão colorida (às vezes referido como "visão fotópica"), são sensíveis à luz brilhante e funcionam normalmente durante o dia. Os bastonetes, no entanto, respondem a estímulos de luz em circunstâncias desafiadoras (com pouca luz). Isso é chamado de visão escotópica (quando uma pessoa percebe um ambiente incolor porque os cones que detectam cores estão inativos durante a visão noturna).
Somente a visão fotópica é medida por fotômetros usados para detectar a intensidade da luz. No entanto, em situações do mundo real, bastonetes e cones (também conhecidos como "visão mesópica") serão usados para processar a luz. A relação S/P é útil nessa situação porque permite a conversão de lúmens convencionais em lúmens realmente vistos pelo olho humano.
A relação entre o tom azul-verde de uma luz e o tom verde-amarelo é chamada de S/P. Um valor de relação maior e visibilidade aprimorada são produzidos por uma proporção maior de cores verde-azuladas. Fontes de luz de relação S/P mais altas melhoram a visão em intensidades de luz mais baixas.
A tabela fornece uma ilustração de como converter lúmens convencionais em lúmens que o olho humano pode realmente perceber. Devido à sua eficiência substancialmente aumentada, a iluminação LED oferece maior visibilidade ao usar menos energia.
3. A medição de lâmpadas LED inclui o sistema completo de fixação e alimentação, enquanto a medição de fluxo luminoso para lâmpadas convencionais considera apenas a própria fonte de luz.
À temperatura ambiente, a eficiência das lâmpadas convencionais de descarga de sódio, mercúrio e iodetos metálicos é o único fator considerado. O efeito do soquete no qual a lâmpada está montada não é considerado neste método. Lâmpadas de sódio de alta pressão e alguns tipos de iluminação LED podem ser altamente eficientes (até 100 lúmens por watt, por exemplo). No entanto, o índice de eficiência energética por si só não reflete a quantidade real de luz que uma fonte de luz realmente fornece para um determinado uso.
A eficiência da iluminação deve ser avaliada em relação à lâmpada da luminária. Em vez de medir a saída de lúmens por uma luz, deve-se medir os lúmens que atingem um objetivo final. Essa medida de eficiência de iluminação nunca corresponderá aos lúmens produzidos pela fonte de iluminação. As coisas que afetam a iluminação colocada na luminária são as que causam a pior eficiência:
As luzes tradicionais emitem luz em todas as direções, o que é conhecido como luz aprisionada. Essas fontes de iluminação requerem espelhos suficientes dentro de soquetes feitos para refletir o máximo de luz possível e focalizá-la no alvo pretendido. No entanto, todos os feixes de luz não podem ser redirecionados com eficiência.
- Lentes de proteção: As luminárias normalmente apresentam lentes que, além de servirem como proteção, também auxiliam na focalização dos feixes de luz no alvo pretendido. Uma parte da saída de luz é perdida porque os materiais usados para fazer as lentes não têm 100% de permeabilidade à luz.
- Temperatura operacional - No caso de flutuações de temperatura, o desempenho de várias fontes de luz é reduzido. A 25 graus, a eficiência da fonte é medida. No entanto, especialmente para iluminação pública, a temperatura operacional real difere muito da temperatura de teste.
Fonte de alimentação: A maioria das fontes de luz possui fonte de alimentação que pode alterar a tensão de entrada para a tensão específica da lâmpada. Danos na fonte de alimentação podem variar de 5% a 25%.
Outro elemento que influencia o desempenho final da iluminação e é crucial para comparar a iluminação LED com a iluminação convencional é a degradação do desempenho ao longo do tempo. Fontes de iluminação tradicionais, principalmente lâmpadas de iodetos metálicos, são caracterizadas por considerável degradação de desempenho mesmo após um breve uso:
A vida útil das lâmpadas de sódio de alta pressão é de 24 000 horas, mas elas perdem mais de 30% de sua eficiência original. As lâmpadas de iodetos metálicos têm uma vida útil de 6,000–15,000 horas e uma perda de eficiência de até 50 por cento . Com uma vida útil de 50 000–100 000 horas, a iluminação LED sofre uma redução de produtividade de 30% após 50 000 horas de uso.
A comparação acima demonstra inequivocamente que a iluminação LED oferece um desempenho superior por um período de tempo consideravelmente maior do que uma fonte de iluminação tradicional, permitindo atrasar muito a necessidade de substituir ou reparar a iluminação.
Estudo de caso: No estado de Wisconsin, nos Estados Unidos, lâmpadas de sódio de alta pressão que eram usadas no estacionamento da escola foram substituídas por lâmpadas de LED de 8.040 lúmens. A iluminação anterior fornecia 19 000 lúmens. Embora a área tenha sido iluminada com menos lúmens após a atualização da iluminação, os clientes do estacionamento disseram que a área estava consideravelmente melhor iluminada.
Em comparação com a região iluminada por lâmpadas de sódio de alta pressão (19 000 lúmens), o lado esquerdo do estacionamento possui iluminação em LED (8.040 lúmens), que oferece visibilidade superior.
