Publikacje

Publikacje - LEDmarket część 1

25.jpg
27 listopad 2015

LEDmarket część 1

 

Pod lupę wziąłem najbardziej popularne zamienniki halogenów typu SPOT 51mm, a więc źródła MR16 (GU5,3), GU10 oraz rzadko spotykane rozwiązanie E27. Były to wszystkie dostępne źródła w jednym ze sklepów elektrycznych. Głównym kryterium wyboru tych źródeł przez potencjalnych klientów jest oczywiście cena. Czy LED, którego koszt waha się w okolicy 30 zł brutto może dać klientowi satysfakcję? Oczywiście podobne rozwiązania można nabyć w Internecie za cenę o połowę mniejszą, nie wszyscy jednak preferują ten rodzaj handlu. Z uwagi na to, iż nie mam zwyczaju w sposób jawny robić nikomu złej prasy, ani być posądzanym o pisanie pod zamówienie powstrzymam się od operowania nazwami producentów.


Pomiarów dokonywałem za pomocą spektrometru GL SPECTIS 1.0 touch, kuli Ulbrichta, czujnika tętnienia Sensor Switch oraz watomierzy.
 


Rys. 1. Spektrometr GL SPECTIS 1.0 touch

 


Rys. 2. Kula Ulbrichta stosowana do pomiaru całkowitego strumienia


 


Rys. 3. Przyrząd do pomiaru tętnienia światła Sensor Switch

 



Rys. 4. Mierniki użyte do pomiaru mocy oraz cos ϕ źródeł


 

Pierwszym z mierzonych źródeł jest LED MR16 (GU 5,3) 12V. Źródło posiada 54 diody LED SMD. Parametry deklarowane przez producenta to:
 

Moc:                                                                                      3,3 W
Strumień:                                                                             210 lm
Temperatura barwowa CCT:                                          „ciepły biały”
Kąt rozsyłu:                                                                         120°
Trwałość:                                                                             50 000 h
Współczynnik oddawania barw Ra (CRI):                   brak danych
 



Rys. 5. Mierzone źródło LED MR16 (GU5,3) 3,3W, „ciepły biały”

 

Zacznijmy zatem od mocy. Według pomiarów wynosi ona 3,8W, a więc nie odbiega znacznie od deklaracji producenta. Jest to co prawda 15% więcej, jednak przy tak niewielkiej mocy ciężko dokonać bardzo dokładnego pomiaru. Strumień pomierzony w kuli Ulbrichta wynosi 193 lm, co jest o 8% gorszym wynikiem od deklarowanego. Sprawność źródła to 50,8 lm/W. Jak pisałem we wcześniejszym artykule dotyczącym halogenów http://www.vitomle.pl/resources/Halogen+VS+LED.pdf jest to mniej więcej odpowiednik 10W halogenu. Zmierzona temperatura barwowa światła CCT wynosi 3469 °K i jest to raczej górna granica, dla której można podawać w nazwie kolor „ciepły biały”. Światło charakteryzuje żółtawy odcień.




Rys. 6. Wykres chromatyczności dla źródła LED MR16 12V 3,3W

 

Kąt rozsyłu nie był badany. Jedną z najważniejszych właściwości źródła, która decyduje o jakości światła jest współczynnik oddawania barw Ra (CRI). Jego wartość jest dramatycznie niska i wynosi 66,3. Poszczególne wskaźniki oddawania barw wyglądają następująco:
 



Rys. 7. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED MR16 12V 3,3W

 

Niepokojąco niska jest wartość R09 dla nasyconej czerwieni. Duży i ujemny parametr oznacza znaczne zniekształcenia w odbiorze nasyconej czerwieni. Znamienne jest to, że informacji o wartości współczynnika Ra nie można znaleźć zarówna na pudełku jak i na stronie importera. Poniżej załączam cały rozkład widmowy badanego źródła światła.
 



Rys. 8. Rozkład widmowy źródła LED MR16 12V 3,3W

 

Drugim z kolei źródłem badanym przeze mnie było źródło LED SPOT 51mm (GU10) 230V. Źródło posiada 60 diod LED SMD. Parametry deklarowane przez producenta to:


Moc:                                                                            3,3 W
Strumień:                                                                  185 lm
Temperatura barwowa CCT:                               „zimny biały” 6000 ÷ 6500 °K
Kąt rozsyłu:                                                              120°
Trwałość:                                                                  50 000 h
Współczynnik oddawania barw Ra (CRI):        brak danych
 




Rys. 9. Mierzone źródło LED 51mm (GU 10) 3,3W, „zimny biały” 

 

Według pomiarów moc pobierana wynosi 3 W, a więc jest o 9% niższa od deklarowanej. Strumień pomierzony w kuli Ulbrichta wynosi 188.Sprawność źródła to 62,7 lm/W. Przy tej sprawności źródła jest to odpowiednik ok. 20W halogenu (GU10, 230V). Zmierzona temperatura barwowa światła CCT wynosi 7016 °K i przekracza deklarowaną wartość 6500 °K. Samo określanie wartości przez producenta w tak dużym przedziale jest niedopuszczalne i świadczy o marnej selekcji diod LED użytych do produkcji źródła.
 



Rys. 10. Wykres chromatyczności dla źródła LED 51mm  GU10 230V 3,3W

 

Kąt rozsyłu podobnie jak w poprzednim źródle jest tożsamy z kątem świecenia diod LED. Współczynnik oddawania barw jest lepszy niż źródła MR16 i wynosi 75,6.
 



Rys. 11. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED 51mm GU10 230V 3,3W

 

Analogicznie jak w poprzednim przypadku niska (ujemna) wartość wskaźnika R09 powoduje słabe odwzorowywanie kolorów nasyconej czerwieni. Ponownie brak informacji o Ra na opakowaniu importera. Poniżej załączam cały rozkład widmowy badanego źródła światła.
 

 


Rys. 12. Rozkład widmowy źródła LED 51mm GU10 230V 3,3W


 

W przypadku źródła działającego bezpośrednio na 230V bez użycia przetwornicy warto zwrócić uwagę na jego budowę. Ma ona ogromne znaczenie zarówno w ocenie jakości światła jak i trwałości. Badane przeze mnie źródła charakteryzują się ogromną prostotą budowy. Nie posiadają żadnej wewnętrznej przetwornicy i są narażone na przepięcia z sieci (230V). Dodatkowym mankamentem tego źródła jest co prawda niewyczuwalne, lecz mierzalne tętnienie światła. Nie umiem powiedzieć, czy wynosi ono 50 Hz czy 100 Hz (mostek Gretza), jednak przyrząd do pomiaru tętnienia świetlówek, wykrywający te bez układu elektronicznego wykazał takie zjawisko w przypadku tego źródła. W oczywisty sposób wpływa to na samopoczucie osób przebywających w pomieszczeniu bez dostępu światła dziennego. Dodatkowo pomierzyłem cosϕ, którego wartość wyniosła 0,57.
 

Kolejnym źródłem badanym przeze mnie było źródło LED SPOT 51mm (GU10) 230V innego producenta. Źródło posiada 24 diod LED SMD. Parametry deklarowane przez producenta to:
 

Moc:                                                                                       4,5 W
Strumień:                                                                             300 lm
Temperatura barwowa CCT:                                           „ciepły biały” 3000 °K
Kąt rozsyłu:                                                                         120°
Trwałość:                                                                             35 000 h
Współczynnik oddawania barw Ra (CRI):                   brak danych
 

 


Rys. 13. Mierzone źródło LED 51mm (GU 10) 4,5W, „ciepły biały” 

 

Pomiary wykazały moc pobieraną 4,1 W, a więc 9% niższą od deklarowanej. Strumień pomierzony w kuli Ulbrichta wynosi 315 lm. Sprawność źródła to 76,8 lm/W. Przy tej sprawności źródła jest to odpowiednik ok. 30W halogenu (GU10, 230V). Zmierzona temperatura barwowa światła CCT wynosi 3260 °K. Można się zatem spodziewać dużej rozbieżności w barwie w przypadku większej ilości źródeł. Źródło ma lekko żółtawe zabarwienie światła.




Rys. 14. Wykres chromatyczności dla źródła LED 51mm  GU10 230V 4,5W


Kąt rozsyłu jest tradycyjnie tożsamy z kątem świecenia diod LED. Współczynnik oddawania wynosi 64,5, co jest znamienne dla barwy ciepłej i źródeł o niskiej jakości.




Rys. 15. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED 51mm GU10 230V 4,5W

 

Tak jak w poprzednim przypadku ujemna i bardzo niska wartość wskaźnika R09 powoduje słabe odwzorowywanie kolorów nasyconej czerwieni. Brak informacji o Ra na opakowaniu importera. Poniżej załączam cały rozkład widmowy badanego źródła światła.
 



Rys. 16. Rozkład widmowy źródła LED 51mm GU10 230V 4,5W

 

Badane źródło również nie posiada żadnej wewnętrznej przetwornicy i wykazuje tętnienie światła. Pomierzona wartość cosϕ wyniosła (o zgrozo) 0,26!


Ostatnim badanym przeze mnie źródłem było LED SPOT 51mm (E27) 230V tego samegodostawcy co źródło MR16 12V (pierwsze badane). Źródło posiada 54 diody LED SMD. Parametry deklarowane przez producenta to:
 

Moc:                                                                                      3,3 W
Strumień:                                                                             210 lm
Temperatura barwowa CCT:                                          „ciepły biały”
Kąt rozsyłu:                                                                         120°
Trwałość:                                                                             50 000 h
Współczynnik oddawania barw Ra (CRI):                   brak danych




Rys. 17. Mierzone źródło LED 51mm (E27) 3,3W, „ciepły biały” 

 

Moc pobierana przez źródło to 2,5 W, a więc o 24% niższa od deklarowanej. Strumień pomierzony w kuli Ulbrichta wynosi 182 lm. Sprawność źródła to 72,8 lm/W. Przy tej sprawności źródła jest to odpowiednik ok. 20W halogenu (GU10, 230V). Zmierzona temperatura barwowa światła CCT wynosi 3140 °K.
 



Rys. 18. Wykres chromatyczności dla źródła LED 51mm  E27 230V 3,3W


 

Kąt rozsyłu jest tożsamy z kątem świecenia diod LED. Współczynnik oddawania wynosi 52,9, co jest dramatycznie niskim wynikiem.
 



Rys. 19. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED 51mm E27 230V 3,3W


 

Dramatyczną wartość osiąga wskaźnik R09 odpowiedzialny za barwy czerwone nasycone. Nieciekawie wygląda też ludzka skóra (R13). Oczywisty brak informacji o Ra na opakowaniu importera. Poniżej załączam cały rozkład widmowy badanego źródła światła.
 

 


Rys. 19. Rozkład widmowy źródła LED 51mm E27 230V 3,3W



Badane źródło tak jak poprzednie nie posiada żadnej wewnętrznej przetwornicy i wykazuje tętnienie światła. Pomierzona wartość cosϕ wyniosła 0,30!
 

Podsumowanie:

Poniższa tabelka podaje zbiorczo wszystkie wyniki pomiarów i obliczeń.

 

 

 

Trzonek

GU 5,3

GU 10

GU10

E27

Napięcie

AC/DC 12 V

AC 230 V

AC 230 V

AC 230 V

Moc deklarowana / moc pomierzona

3,3 W / 3,8 W

3,3 W/ 3 W

4,5 W/ 4,1 W

3,3 W/ 2,5 W

Strumień deklarowany / strumień pomierzony

210 lm / 193 lm

185 lm / 188 lm

300 lm / 315 lm

210 lm / 182 lm

Sprawność wyliczona

50,8 lm/W

62,7 lm/W

76,8 lm/W

72,8 lm/W

CCT deklarowana /

CCT mierzona

„ciepły biały” / 3469 °K

6000÷6500 °K /

 7016 °K

3000 °K / 3260 °K

„ciepły biały” / 3140 °K

Kąt rozsyłu deklarowany

120°

120°

120°

120°

Trwałość deklarowana

50 000 h

50 000 h

35 000 h

50 000 h

Ra (CRI) zmierzone / R09

66,3 / -51,5

75,6 / -24,4

64,5 / -56,2

52,9 / -98,8

cosϕ zmierzone

-------

0,57

0,26

0,30

Odpowiednik halogenu

10 W

20 W

30 W

20 W

Uwagi

Tętnienie przy tradycyjnym trafo.

Tętnienie światła

Tętnienie światła

Tętnienie światła

Rys. 20. Tabelka podsumowująca wyniki pomiarów i obliczeń


 

Powyższe wyniki powinny być dla zwykłego konsumenta przerażające. Żadne z czterech źródeł nie powinno zostać dopuszczone do obrotu ze względu na jakość światła (niskie współczynniki oddawania barw Ra) i występujące tętnienie. Ich konstrukcja stawia pod znakiem zapytania deklarowaną trwałość, ponieważ źródła te nie są odporne na wahania napięcia i przepięcia występujące w sieci. Ich jedyne zastosowanie to oświetlenie orientacyjne w aplikacjach zewnętrznych. Ciężko nazwać te źródła „zamiennikami halogenów”. Nie proponuję nawet rozpatrywania czasu zwrotu inwestycji z uwagi na nikłą przydatność powyższych źródeł. Są to po prostu wyrzucone pieniądze i marnujący się wzrok użytkownika. Dziwi mnie zgoda na cofanie się o dekady wstecz. Dziś nawet najgorsze dostępne na rynku świetlówki kompaktowe mają lepsze parametry od proponowanych przeciętnemu klientowi rozwiązań LED.


Jeszcze do niedawna jedynym wyznacznikiem jakości (energooszczędności) dla zwykłego konsumenta była moc źródła LED. Później zaczęto posługiwać pojęciami „barwa ciepła” i „barwa zimna”, bo zrozumiano niechęć nabywców do drastycznej różnicy w barwie światła w porównaniu do halogenów. Owszem, jeżeli ktoś preferuje barwę zimną może ją sobie dzisiaj świadomie wybrać. Ostatnio uwidocznił się trend do podawania wartości strumienia świetlnego. Dobre i to, choć w przypadku źródeł emitujących światło w ograniczoną przestrzeń (o określonym kącie) powinno się posługiwać jednostką Kandeli (cd), która faktycznie może nie być zrozumiała dla przeciętnego użytkownika. Czekamy teraz na chwilę, kiedy to pojawi się wymóg oznaczania współczynnika oddawania barw Ra (CRI). Dobrze by było, aby dodatkowo podawać wartość wskaźnika R09. Oczywiście niewyedukowany klient i tak nie będzie w stanie odszyfrować wszystkich podanych informacji. Całe szczęście, że świadomość nabywców rośnie, szkoda jednak, że muszą się o tym przekonywać na własnej skórze lub może lepiej powiedzieć na własnych oczach.


Gdyby w testowanych przeze mnie źródłach poprawić współczynnik oddawania barw (Ra ≥ 80) to należałoby dokonać innej selekcji diod LED. Oczywiście wiąże się to ze wzrostem ceny. Często również ze spadkiem strumienia (tańsze rozwiązania) i pod znakiem zapytania staje sensowność wymiany halogenu na LED.


W następnym artykule postaram się przeprowadzić podobną analizę dla asortymentu sklepów wielkopowierzchniowych „dla majsterkowiczów”. Być może poszerzona oferta będzie w stanie zastąpić rozwiązania halogenowe przy jednoczesnym akceptowalnym spadku jakości światła.

 

Po więcej informacji zajrzyj także na http://www.vitomle.pl/

Mgr inż. Tomasz Przytarski