LED market cz

LED market cz.2 09-09-2013 Ostatni artykuł LED SPOT market cz.1, który można znaleźć na http://www.vitomle.pl/artykuly/ poruszał kwestię lokalnego rynku źródeł LED, czyli takiego najbliższego przeciętnemu konsumentowi. Kolejna odsłona to analiza rynku hurtowego. Pod lupę poszła jedna z największych hurtowni sieciowych. Przebadałem wszystkie dostępne rodzaje źródeł LED, a wynikami badań pragnę się z czytelnikami podzielić. Tym razem analiza dotyczy nie tylko źródeł SPOT (zamienników halogenów), ale również retrofitów tradycyjnej żarówki, świeczki czy kulki. Od razu na samym początku powiem, że sytuacja jest lepsza od niż w zwykłym sklepiku osiedlowym. Mamy tu już większy wybór i rozpiętość cenową. Dalej pozostaje kwestia braku wiedzy personelu, a w zasadzie nieuczciwych działań marketingowych producentów i importerów. Jednym z nich jest brak ważnych informacji na opakowaniu produktu, a mam tu na myśli wskaźnik oddawania barw Ra (CRI). Pojawia się on tylko w przypadku produktów, dla których wartość Ra przekracza 80, choć nie jest to regułą. W zasadzie w czasie zakupów nie powinniśmy brać pod uwagę źródeł gdzie wskaźnik oddawania barw Ra nie jest określony. Analogicznie jak we wszystkich moich artykułach staram się nie wskazywać nazw firm, aby nie być posądzanym o pisanie pod zamówienie. Dla tych, którzy nie czują się na siłach zagłębiania w meandry techniczne przeprowadzonych badań polecam skorzystanie z podsumowania znajdującego się na końcu artykułu. Podobnie jak w poprzednim artykule 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 51 mm (GU10) 230V. Źródło posiada 4 diody LED SMD. Rys. 5. Mierzone źródło LED 51 mm (GU10) 2W 3000 K Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 2 W 2,2 W Strumień 105 lm 194 lm Temperatura barwowa CCT 3000 K 3104 K Kąt rozsyłu 50 nie mierzone Trwałość 10 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) >80 83,7 cosϕ brak danych 0,20 Sprawność 52,5 lm/w 88,4 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 6. Rozkład widmowy źródła LED 51 mm (GU10) 2W 3000 K Badane źródło w stanie ustalonym temperatury charakteryzuje się znacznie większym strumieniem niż deklarowany przez producenta. Jest to ewenement wśród testowanych źródeł. Przyczyny upatruję w plastikowej obudowie, która nie zapewnia dobrego odprowadzenia ciepła. Być może producent założył szybki spadek strumienia świetlnego w czasie. Może o tym świadczyć krótka deklarowana trwałość 10 000 h. Niskie wskaźniki cosϕ to cecha charakterystyczna źródeł o małej mocy. Producent określa, że jest to odpowiednik 20W halogenu, co w przypadku zmierzonego wyższego strumienia nie odbiega daleko od prawdy. Więcej informacji na temat odpowiedników

halogenów można znaleźć w artykule Halogen VS LED. Subiektywne wrażenia światła jest bardzo pozytywne. Niestety przyrząd do pomiaru tętnienia wskazuje, że dłuższe przebywanie przy świetle wytworzonym tylko przez to źródło może negatywnie wpływać na samopoczucie. Występowanie tętnienia może świadczyć o zastosowaniu przetwornicy o uproszczonej budowie, która niewątpliwie występuje ponieważ ściemnianie źródła powodowało jego migotanie, a nie przyciemnienie jak to ma miejsce w przypadku źródeł z szeregowym połączeniem diod przez rezystor. Rys. 7. Wykres chromatyczności dla źródła LED 51 mm (GU10) 2W 3000 K Kąt rozsyłu nie był badany. Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) jest dość wysoki, a jego wartość jest jedną z najwyższych wśród testowanych źródeł. Poszczególne wskaźniki oddawania barw wyglądają następująco: Rys. 8. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED 51 mm (GU10) 2W 3000 K Tradycyjnie już wartość wskaźnika R09 dla nasyconej czerwieni nie jest imponująca.

Kolejne testowane źródło jest tego samego typu, lecz innego producenta (GU10 230V). Oparte na 72 diodach LED źródło do złudzenia wyglądem przypomina poprzednie. Rys. 9. Mierzone źródło LED 51 mm (GU10) 4W biały ciepły Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 4 W 3,7 W Strumień 280 lm 241 lm Temperatura barwowa CCT biały ciepły 2905 K Kąt rozsyłu 120 nie mierzone Trwałość 25 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 72,2 cosϕ brak danych 0,40 Sprawność 70,0 lm/w 65,1 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 10. Rozkład widmowy źródła LED 51 mm (GU10) 4W biały ciepły Testowane źródło posiadało znacznie mniejszy strumień od deklarowanego (-17%) i jest to najgorszy wynik negatywnej niezgodności z deklaracją w przeprowadzonym teście. Ponownie zaobserwowano tętnienie światła i występowanie uproszczonej przetwornicy. Pociesza fakt, że nigdzie na opakowaniu nie można znaleźć krzyczących

porównań do źródła halogenowego. Ocenę odpowiednika pozostawiono klientowi na podstawie wartości strumienia świetlnego (zresztą nieprawidłowego). Rys. 11. Wykres chromatyczności dla źródła LED 51 mm (GU10) 4W biały ciepły Kąt rozsyłu jest tożsamy z kątem świecenia diod LED. Wskaźnik oddawania barw jest nieakceptowalny i można odczuć dyskomfort w oświetlanym pomieszczeniu. Poszczególne wskaźniki oddawania barw wyglądają następująco: Rys. 12. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED 51 mm (GU10) 4W biały ciepły Ujemna wartość wskaźnika R09 świadczy o problemach w wiernym oddawaniu barwy czerwonej nasyconej. Wskaźnik R13 odpowiedzialny za postrzeganie ludzkiej skóry też nie jest satysfakcjonujący. Wszystkie te parametry mają odzwierciedlenie w subiektywnym odczuciu barwy światła, którego doświadczyłem.

Następne badane źródła są już z gatunku dookólnych (zamienniki tradycyjnych żarówek, kulek i świeczek). Zapotrzebowanie rynku na tego rodzaju produkty jest coraz większe. Kampanie na rzecz stosowania źródeł niezawierających rtęci przynoszą zamierzony skutek. Rys. 13. Mierzone źródło LED GL (E27) 7W biały ciepły Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 7 W 6,8 W Strumień 530 lm 526 lm Temperatura barwowa CCT biały ciepły 2713 K Kąt rozsyłu brak danych nie mierzone Trwałość 25 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 83,4 cosϕ brak danych 0,56 Sprawność 75,7 lm/w 77,4 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 14. Rozkład widmowy źródła LED GL (E27) 7W biały ciepły

Źródło sprawia bardzo pozytywne wrażenie. Pomimo nieco mniejszego strumienia od deklarowanego ilość światła i sprawność jest zaskakująco dobra. Pomiar nie wykazał także występowania pulsacji. Prawdopodobnie przestrzeń wewnątrz trzonka źródła jest na tyle duża, aby umieścić bardziej złożoną przetwornicę. Zaskakująco dobry jest wskaźnik oddawania barw Ra (CRI). Aż dziwne, że w tym przypadku nie można go znaleźć na opakowaniu. Rys. 15. Wykres chromatyczności dla źródła LED GL (E27) 7W biały ciepły Martwi fakt, że źródła o innych mocach i kształtach tego samego producenta nie mają już tak dobrych właściwości. Część z nich znalazła się w tym teście. Rozkład poszczególnych wskaźników oddawania barw przedstawiono poniżej: Rys. 16. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED GL (E27) 7W biały ciepły Wyjątkowo dobrze wygląda wskaźnik R13 odpowiedzialny za barwę ludzkiej skóry. Tradycyjnie R09 nie jest zadowalający.

Następne jest konkurencyjne źródło o nieco większej mocy 9,5 W. Rys. 17. Mierzone źródło LED GL (E27) 9,5W 2700 K Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 9,5 W 10,2 W Strumień 600 lm 776 lm Temperatura barwowa CCT 2700 K 2731 K Kąt rozsyłu brak danych nie mierzone Trwałość 15 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 79,7 cosϕ brak danych 0,63 Sprawność 63,2 lm/w 76,1 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 18. Rozkład widmowy źródła LED GL (E27) 9,5W 2700 K

Źródło wywarło bardzo pozytywne wrażenie. Niewątpliwie najwyższy strumień przyćmiewa pozostałe cechy źródła. Trzeba jednak pamiętać, że moc jest również najwyższa z badanych. Rys. 19. Wykres chromatyczności dla źródła LED GL (E27) 9,5W 2700 K Martwi trochę wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) oscylujący poniżej wartości 80. Brak pulsacji światła i znakomite parametry to niewątpliwie zalety tego źródła. Poszczególne wskaźniki oddawania barw wyglądają następująco: Rys. 20. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED GL (E27) 9,5W 2700 K Niższe wartości wskaźników dla barw nasyconych i skóry ludzkiej plasują to źródło niżej od poprzednika. Ogólne wrażenia bardzo pozytywne.

Kolejne źródła to zamienniki żarówek świeczkowych. Do nie dawna można było pomarzyć o uzyskaniu sensownego strumienia z oprawy o tak niewielkich wymiarach. Dzisiaj powoli zbliżamy się do zamiennika 40W żarówki. Rys. 21. Mierzone źródło LED świeczka (E14) 3,5W ciepły biały Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 3,5 W 3,7 W Strumień 300 lm 349 lm Temperatura barwowa CCT ciepły biały 2974 K Kąt rozsyłu brak danych nie mierzone Trwałość 25 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 72,1 cosϕ brak danych 0,41 Sprawność 85,7 lm/w 94,2 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 22. Rozkład widmowy źródła LED świeczka (E14) 3,5W ciepły biały

Zadziwiająco wysoka sprawność źródła osiągana jest kosztem zbyt niskiego wskaźnika oddawania barw Ra i wyższej temperatury barwowej CCT. Daje się to odczuć, nawet w połączeniu z innymi źródłami. Rys. 23. Wykres chromatyczności dla źródła LED świeczka (E14) 3,5W ciepły biały Niestety wykrywalne tętnienie światła to konsekwencja prostszej przetwornicy. Poszczególne wskaźniki oddawania barw kształtują się następująco: Rys. 24. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED świeczka (E14) 3,5W ciepły biały Niska wartość wskaźnika R09 i R13 daje się odczuć podczas prób oświetleniowych. Światło jest mało naturalne i od razu sprawia wrażenie jakiegoś niedostatku, choć trzeba przyznać, że światła jest dużo. Nie jest to jednak argument przemawiający za zakupem tego źródła.

Kolejne źródło o kształcie świeczki wygląda bardzo podobnie i obiecująco. Rys. 25. Mierzone źródło LED świeczka (E14) 4W 2700 2900 K Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 4 W 4,2 W Strumień 320 lm 317 lm Temperatura barwowa CCT 2700 2900 K 3147 K Kąt rozsyłu 120 nie mierzone Trwałość 20 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 73,4 cosϕ brak danych 0,49 Sprawność 80,0 lm/w 75,4 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 26. Wykres chromatyczności dla źródła LED świeczka (E14) 4W 2700 2900 K

Pierwsze, co rzuca się w oczy to wyższa temperatura barwowa CCT od deklarowanej. W oświetlanym pomieszczeniu jest to wyczuwalne. Podobnie jak źródło poprzedzające odczuwalny jest też niski wskaźnik oddawania barw Ra (CRI). Światło jest delikatnie nienaturalne i zmusza do ciągłego skupiania się na postrzeganych barwach. Rys. 27. Wykres chromatyczności dla źródła LED świeczka (E14) 4W 2700 2900 K Ponownie urządzenie do wykrywania tętnienia światła potwierdza zastosowanie prostej przetwornicy. Wartości dla poszczególnych wskaźników barw kształtują się następująco: Rys. 28. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED świeczka (E14) 4W 2700 2900 K Ujemna wartość wskaźnika R09 i pozostałych dla kolorów nasyconych potwierdza wrażenia wzrokowe. Źródło nie jest przyjemne dla oka ludzkiego.

Ostatnim z badanych źródeł jest kulka E27. Rys. 29. Mierzone źródło LED kulka (E27) 4W ciepły biały Wartość deklarowana Wartość zmierzona Moc 3,5 W 3,8 W Strumień 300 lm 317 lm Temperatura barwowa CCT ciepły biały 2871 K Kąt rozsyłu brak danych nie mierzone Trwałość 25 000 h nie mierzone Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) brak danych 71 cosϕ brak danych 0,41 Sprawność 85,7 lm/w 83,3 lm/w Rozkład widmowy badanego źródła LED wygląda następująco: Rys. 30. Wykres chromatyczności dla źródła LED kulka (E27) 4W ciepły biały Po raz kolejny odczuwamy niski wskaźnik oddawania barw Ra (CRI). Ponownie występuje tętnienie światła wykryte przez przyrząd.

Rys. 31. Wykres chromatyczności dla źródła LED kulka (E27) 4W ciepły biały Wartości dla poszczególnych wskaźników barw kształtują się następująco: Rys. 32. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED kulka (E27) 4W ciepły biały Tak jak we wszystkich poprzednich źródłach o niskim wskaźniku oddawania barw tak i w tym przypadku wartość wskaźnika R09 odpowiedzialnego za nasyconą czerwień jest bardzo niska.

Oprócz wymienionych przeze mnie powyżej źródeł LED można spotkać jeszcze źródła wykonane w technologii diod przewlekanych DIP (Dual In Package) 3 lub 5 mm. Nie brałem tych źródeł pod uwagę, ponieważ stają się one marginalne. Prym w ich sprzedaży wiedzie nadal Internet oraz koszyki promocyjne w sklepach dla majsterkowiczów. O ich cechach rozpisywałem się szerzej w artykule Świetlówka VS LED. Rys. 32. Źródła LED wykonane w technologii DIP Podsumowanie: Poniżej przedstawiam zestawienie badanych źródeł LED. Trzonek GU 10 GU 10 E27 E27 Napięcie AC 230 V AC 230 V AC 230 V AC 230 V Moc deklarowana / moc pomierzona Strumień deklarowany / strumień pomierzony Sprawność deklarowana / sprawność wyliczona CCT deklarowana / CCT mierzona 2 W 2,2 W 105 lm 194 lm 52,5 lm/w 88,4 lm/w 3000 K 3104 K 4 W 3,7 W 280 lm 241 lm 70,0 lm/w 65,1 lm/w ciepły biały 2905 K 7 W 6,8 W 530 lm 526 lm 75,7 lm/w 77,3 lm/w biały ciepły 2713 K 9,5 W 10,2 W 600 lm 776 lm 63,2 lm/w 76,1 lm/w 2700 K 2731 K Kąt rozsyłu deklarowany 50 120 brak danych brak danych Trwałość deklarowana 10 000 h 25 000 h 25 000 h 15 000 h Ra (CRI) zmierzone / wskaźnik R09 83,7 19,4 72,2-16,6 83,4 20,8 79,7 6,5 cosϕ zmierzone 0,20 0,40 0,56 0,63 Uwagi Tętnienie światła Tętnienie światła, niski wskaźnik R09 Wysoki wskaźnik R13 Niski wskaźnik R09

Trzonek E14 E14 E27 Napięcie AC 230 V AC 230 V AC 230 V Moc deklarowana / moc pomierzona Strumień deklarowany / strumień pomierzony Sprawność deklarowana / sprawność wyliczona CCT deklarowana / CCT mierzona 3,5 W 3,7 W 300 lm 349 lm 85,7 lm/w 94,2 lm/w ciepły biały 2974 K 4 W 4,2 W 320 lm 317 lm 80,0 lm/w 75,4 lm/w 2700 2900 K 3147 K 3,5 W 3,8 W 300 lm 317 lm 85,7 lm/w 83,3 lm/w ciepły biały 2871 K Kąt rozsyłu deklarowany brak danych brak danych brak danych Trwałość deklarowana 25 000 h 20 000 h 25 000 h Ra (CRI) zmierzone / wskaźnik R09 72,1-21,0 73,4-14,5 71,0-22,9 cosϕ zmierzone 0,41 0,49 0,41 Uwagi Tętnienie światła, niski wskaźnik R09 Nienaturalne światło Niskie Ra oraz wskaźniki R09 i R13 Sytuacja w hurtowniach elektrotechnicznych wygląda o wiele lepiej niż w przypadku asortymentu dostępnego w najbliższym sklepie osiedlowym z artykułami oświetleniowymi. Jeżeli jednak podsumujemy całe zestawienie uwzględniając normy i przepisy, to okaże się, że tylko 3 z 7-miu źródeł (43%) może zostać dopuszczone do sprzedaży. Pozostałe 4 pozycje nie spełniają norm. Na granicy błędu pomiarowego pozostaje źródło, którego wskaźnik Ra wynosi 79,7. Poniżej przedstawiam uregulowania prawne, zgodnie z którymi źródła LED powinny spełniać określone standardy: US Energy Star requires: CRI (Colour Rendering Index) minimum 80 for indoor applications. CCT (Correlated Colour Temperature) limited to warm white ANSI bins (nominal 2700, 3000, 3500 and 4000 with defined tolerance). The UK EST program requires: CRI >80 in 2010, > 85 in 2011 and >90 in 2012 (bardzo wysokie wymagania). CCT target range 2700-3500 K. In the future, UK EST expect to set requirements to maintenance of CRI and CCT. The Eup Ecodesign lot 19 pre-study for domestic lighting requires for any LED lamp that is referred to as being a halogen or GLS retrofit lamp:

CRI should minimum be 80 with future goal 90. Verification method: CIE 13.3-1995. CCT should maximum be 3200 K with future goal 2700-2900 K. The EU LED QC requirements are: CRI >80. Testing due to CIE No. 13.3 1995. CCT in the interval 2600 3500 K. With reference to IEC/PAS 62612 Ed.1. and IEC 60081, Annex D.2 modified, the rated colour of the lamp shall preferably be one of the three values: F2700 (CCT=2720, X=0.463 and Y=0.420), F3000 (CCT=2940, X=0.440 and Y=0.403) or F3500 (CCT=3450, X=0.409 and Y=0.394). O ile temperatura barwowa CCT jest sprawą bardziej indywidualną i zależną od upodobań konsumentów, o tyle wskaźnik oddawania barw Ra jest już sprawą bezdyskusyjną. Przy dzisiejszej technologii, która dla przypomnienia ma być następczynią świetlówek kompaktowych, przyzwoitość nakazuje aby nie był on mniejszy od 84. Pozwolę sobie poniżej przytoczyć jedno ze źródeł LED, które wywarło na mnie bardzo duże wrażenie. Zostało ono zastosowane w lampce biurkowej. Komfort pracy przy takim źródle jest porównywalny do tradycyjnej żarówki. Rys. 33. Wykres chromatyczności dla źródła LED o bardzo wysokich parametrach jakościowych Światło jest bardzo przyjemne, choć z uwagi na niską temperaturę barwową może powodować uczucie senności, a także zmniejszać wydajność pracy. Na pewno doskonale się sprawdzi do wypoczynku. Bardzo wysoki wskaźnik oddawania barw na poziomie 93,5 oraz rewelacyjnie wysokie wartości wskaźników R09 (nasycona czerwień) i R13 (kolor ludzkiej skóry) dają właściwości światła, o których w źródłach przeznaczonych dla zwykłego śmiertelnika możemy jeszcze tylko pomarzyć. Oczywiście tak dobre parametry skutkują spadkiem sprawności źródła, której to niestety nie miałem możliwości pomierzyć.

Rys. 34. Wykres chromatyczności dla źródła LED o bardzo wysokich parametrach jakościowych Wartości dla poszczególnych wskaźników barw kształtują się następująco: Rys. 35. Wartości poszczególnych wskaźników oddawania barw dla źródła LED o bardzo wysokich parametrach jakościowych Po więcej informacji zajrzyj także na www.vitomle.pl/artykuly/. Mgr inż. Tomasz Przytarski