LED (VALODIODI)

Ledit ovat tällä hetkellä tehokkain valonlähde, hyvin pieniä, särkymättömiä ja tuhoutumattomia (kun niitä käytetään oikein), ja niitä käytetään nykyään lähes kaikkialla monissa eri tehoissa ja koossa.

Perinteinen vs. HI-CRI

CRI-indeksillä tarkoitetaan valon laatua eli sitä, kuinka tarkasti se näyttää valaistujen kohteiden värit. Se vaihtelee välillä 0-100. Perinteisten LEDien CRI-tyyppi on. 70, HI-CRI-ledien indeksi on yleensä vähintään 90. Samalla niiden valoteho on hieman pienempi. Ne sopivat työhön, tiettyihin toimintoihin, huononäköisille ihmisille, mutta eivät tietenkään vain heille.

Luettelo tällä hetkellä käyttämistämme LEDeistä

• CREE XP-L2 LED - tehokkaimmat 3x3 mm:n kokoiset LEDit, joiden teho on jopa 220 lm/W. Käytämme mallia, jonka värilämpötila on 4500K tai 4000K (neutraalivalkoinen), ja T6-, W2- ja W3-koteloita. Tämä LED-sarja on tehokkaampi kuin suositut ja käytetyt Cree XP-G3 tai Cree XM-L2 ja XM-L3.
• Samsung LH351D - käytämme muunnosta, jonka värilämpötila on 5000K ja CRI-indeksi 93. Niiden valoteho on vain 12 % pienempi kuin XP-L2:n, T6:n, mutta ne tuottavat täysin lumivalkoisen hehkun, jossa ei ole sävyjä ja tarkat värit. Samalla TIR-optiikalla ne tuottavat kapeamman ja tarkemmin määritellyn keskipisteen kuin Cree XP-L2, joten ne yhdistetään usein leveämpiin optiikoihin.

Monia eri variaatioita

LED-elementtejä valmistavat useat suuret valmistajat, Creen lisäksi myös Osram, Nichia, Lumileds (Phillips), LG, Samsung ja Seoul Semiconductor. On olemassa suuria piirilevysiruja ja pieniä siruja, valkoisia ja värillisiä, heikkoja ja tehokkaimpia kokoluokissa 1x1mm - 25x25mm. Se ei todellakaan tarkoita, että isompi LED on parempi tai että se loistaa enemmän. Jokaisella on erilainen sovellus.

Nelikulmaiset LED-sirut koossa 3-5mm sopivat pieniin virtalähteisiin. Heijastimet tai TIR-optiikka ovat vielä riittävän pieniä näille LEDeille. Suuremmat LED-sirut tarvitsevat suurempia optisia elementtejä. Suurempien LEDien kohdalla on jo suuri ongelma suunnata valo riittävän kapeaksi säteeksi, joka ei aiheuta artefakteja (ympyröitä, teräviä siirtymiä).

LEDien käyttöikä

CREE, jonka XP-L2-sarjan LEDejä käytämme ajovalaisimissa, ilmoittaa käyttöiäksi 50 000 käyttötuntia, jonka jälkeen alkuperäinen valovirta laskee 70 prosenttiin. Tämä aika on laskettu ja arvioitu menetelmällä, joka perustuu 6000 tunnin otokseen, ja se viittaa 3 A:n virtaan, mutta pienemmillä virroilla käyttöikä on vieläkin pidempi. Eli jos joku loistaa otsalampulla tunnin ajan joka päivä, tämä valovoiman väheneminen tapahtuisi noin 99 vuoden kuluttua. Sinun eikä meidän ei siis tarvitse olla tästä huolissamme. LEDit kestävät hyvin jäähdytettyinä ikuisesti.

Sinulla on ehkä aiempia huonoja kokemuksia keittiössäsi olleista LED-valonauhoista, jotka lakkasivat vähitellen toimimasta yksi kerrallaan, ennen kuin ne kaikki lakkasivat hehkumasta. Se on täysin eri asia kuin ajovalojen LEDit. Nauhoissa on yleensä huonolaatuisia siruja, läpimenovirta on säädetty liian suureksi, nauhassa itsessään on suuria lämpösiirtymiä ja se on huonosti jäähdytetty. Ledit heikkenevät vähitellen lämmön myötä ja sammuvat sitten yhden jälkeen. Tästä ei tarvitse huolehtia ajovalojen kanssa.

LEDien tehokkuus

LEDin hyötysuhde - se, kuinka paljon se loistaa - riippuu pääasiassa virrasta, jonka syötät siihen. jokainen LED on tehokkaimmillaan pienellä virralla. Mitä enemmän lumenia tarvitset siitä, sitä huonommaksi sen hyötysuhde (sen kyky muuntaa kulkeva energia valoksi) muuttuu.

Jos esimerkiksi Cree XM-L2, bin T6 -ledin läpi johdetaan 100 mA:n virta, se tuottaa lumenin, jonka energiasta valoksi muuttuva hyötysuhde on 180 lm/W. Mutta 1 A:n virralla vain 145 lm/W ja maksimivirralla 3 A:n virralla vain 102 lm/W. LED-valikoiman huippu on XP-L2-sarja, jota käytämme kaikissa valaisimissamme. Näillä saavutetaan jopa 200 lm/W:n ennätystehokkuus pienellä virralla.

Tästä näkökulmasta katsottuna on siis erittäin edullista, että valaisimessa on enemmän LED-siruja, jotka eivät toimi äärirajoillaan. Juuri siksi, että niiden hyötysuhde on korkeimmillaan.

Toinen, vähemmän tärkeä tekijä on ledin lämpötila. Mitä alhaisempi LEDin lämpötila on (= mitä paremmin lämpö haihtuu pois), sitä tehokkaammin se toimii.

Tässä on XP-L2-LEDin tulostusnäyttö pct.cree.com-sivustolta, josta näet helposti tämän LEDin jännitteen, lumenin ja hyötysuhteen (lm/w) eri virroilla ja sirun lämpötilalla.

Valokartiot ja valon tarkennusvaihtoehdot

Itse LED tuottaa 125°:n valokartion. Tämä on hyvin suuri, joten valo on suunnattava optiikan tai heijastimen kautta. Molemmilla voidaan saavuttaa kohtuullinen valokartion leveys ja samalla parantaa huomattavasti kantamaa kauas. Leveämpi valaistus helpottaa suunnistusta avaruudessa, ja suuri kantama on hyödyllinen turvallisen pyöräilyn kannalta suuremmilla nopeuksilla. Tavanomaisissa heijastimissa on yleensä alumiinista valmistettu heijastava kerros, jonka hyötysuhde on noin 70 %. Myös suojalasi läpäisee materiaalista ja heijastusta vähentävien kerrosten määrästä ja koostumuksesta riippuen vain 92-96 prosenttia. Parempi vaihtoehto on käyttää TIR-optiikkaa, jonka hyötysuhde on jopa 93 % ja jonka edessä ei tarvitse olla ylimääräistä peitelasia. TIR-optiikka valmistetaan PMMA:sta, joka itsessään on melko kovaa. Näiden optiikoiden kartio on paljon tasaisempi keskeltä reunoille, eikä siinä ole teräviä siirtymiä. Monissa nykyisissä - jopa merkkivaloissa - käytetään heijastimia, ja vaikka näin saatu valokartio yltää kauas, se ei valaise tarvittavaa reunavaloa.

Valitsimme TIR-optiikan, jonka ansiosta kartiossa on tasaiset siirtymät eikä artefakteja. Hyötysuhde ja koko ovat korkeammat kuin heijastimilla, joissa on lisähäviöitä peitinliuskassa. Otsalampuissa yhdistämme useita eri sirontoja, jotta saamme täydellisen valaistuksen sekä reunoille että pitkälle alueelle. Samalla emme käytä ylimääräisiä peitelevyjä ja silti otsalamput ovat vedenpitäviä. Tämän mahdollistaa osaamisemme, jota emme edes kutsu hulluilla englanninkielisillä nimillä. Ratkaisumme sopii erinomaisesti urheilu- ja vapaa-ajan käyttöön, ja tuloksena syntyvä valokartio on loistava.

Valon väri

Valon väri (lämpötila) on toinen tärkeä asia. Valmistajat tuottavat useita niin sanottuja sävyjä - eli diodien värisävyjä. Tehokkaimmat diodit ovat aina sinisen tai vihreän värisiä (6500K tai enemmän), ja tästä syystä myös monet halvat taskulamput hehkuvat sinertävinä. Neutraalin värisävyn omaavat diodit tulevat markkinoille samalla hyötysuhteella paljon myöhemmin. Valon värilämpötila vaikuttaa kuitenkin dramaattisesti kykyyn erottaa todentuntuisia muotoja ja värejä. Tämä mahdollistaa kivien, oksien ja muiden esteiden erottamisen, kun pyöräilet tai juokset maastossa.

Käytämme tällä hetkellä amerikkalaisen Creen XP-L2-LED-valoja, joiden värilämpötila on 4500K, otsalampuissamme. Pidämme niitä täysin värineutraaleina ja korkealaatuisina, ja asiakkailtamme saatu palaute vahvistaa tämän. Olemme aiemmin käyttäneet myös 4000K- ja 5000K-LEDejä, ja nykyiset LEDit ovat mielestämme parhaita.

Värintoisto - CRI (Color Rendering Index) (värintoistoindeksi)

LEDien yleinen ongelma on alhainen värintoistoindeksi (CRI). CRI:n arvot vaihtelevat välillä 0-100, ja se määrittää, kuinka uskollisesti valo antaa värit takaisin. Hehkulampun CRI on 100. LEDien CRI-arvo on 65-95, ja yli 90:n arvoisia kutsutaan HiCRI-indeksiksi. Valokuvauksessa ja kuvauksessa käytetään yksinomaan valoja, joiden CRI on yli 90. Seuraavassa kuvassa esitetään eri CRI-arvojen väliset erot.

Kuva 4: Kuva on otettu osoitteesta https://ledspots.org/color-rendering-index/.

Joidenkin värien huonompi näkyminen johtuu siitä, että LED ei tuota valoa kaikilla aallonpituuksilla yhtä voimakkaasti. Ihmissilmä pystyy havaitsemaan aallonpituuksia 390 nm:n ja 700 nm:n välillä, joten tämän spektrin ääripäät eivät todennäköisesti vaikuta värintoistoon. Ongelmana on kuitenkin päästöjen väheneminen 480 nm:n (sininen) tienoilla ja koko spektrin epätasaisuus.

Kuva 5: Cree XM-L2:n tietolehdestä otettu kuva.

Perinteisten yhden sirun diodien (XP-L2, XM-L2, XP-G2 jne.) indeksi on 70-75 värilämpötilan ollessa 5000K. Kylmemmissä sävyissä indeksi voi olla jopa 65, mikä on alhainen ja aiheuttaa värin häviämistä (desaturaatiota). Valmistajat pystyvät tuottamaan LED-valoja, joilla on korkea värintoistoindeksi (Cree tuottaa LED-valoja, joiden CRI on 90), mutta valitettavasti ne eivät ole niin tehokkaita. Esim. XM-L2, jonka värilämpötila on 3000K ja HiCRI (CRI=90), loistaa 1/3 pienemmällä intensiteetillä kuin 5000K-variantti.

Lucifer-ajovalaisimessamme käytämme Creen tehokkaimpia XP-L2-diodeja. Käytämme nyt 4500K:n värilämpötilaa, jota pidämme miellyttävänä neutraalina valkoisena värinä, jonka CRI-indeksi on 70. Ennen tarjosimme diodeja, joiden CRI-indeksi on 90, mutta emme enää. Se johtuu siitä, että nämä nykyiset ovat aivan loistavia ja loistavat todella hyvin. Emme sulje pois CRI90-vaihtoehtoa tulevaisuudessa uudelleen ja seuraamme kaikkia uusia LED-valoja, joita tulee markkinoille.

CRI Ra -indeksissä on kuitenkin puutteita, sillä se lasketaan vain 8 pastellivärin siirtymän perusteella. Se ei siis ota huomioon esimerkiksi syvää punaista väriä R9, joka on tärkeä kuvauksessa, valokuvauksessa, taiteessa tai lääketieteessä. Niinpä on vähitellen kehitetty muita värinlaatuindeksejä, kuten CRI2012 tai CQS. CRI2012 lasketaan 17 tyydyttyneen värin perusteella. CQS (Color Quality Score) laskee Qa-indeksinsä 15 värin perusteella.

Tässä näet tyypillisen spektroskooppisen mittaustuloksen Cree XP-L2, 4000K, CRI90, bin U5 LED.

LEDit on jaettu useisiin suorituskykyluokkiin sen mukaan, kuinka paljon valotehoa ne tuottavat tietyllä virralla. Käytämme tällä hetkellä korkeinta saatavilla olevaa biniä, V6. Voit tietysti saada paljon halvempia binejä V5 ja V4, joiden valoteho on 93 % ja 85 %, mutta emme halua tehdä niin. Pyrimme aina myymään ajovaloja, joissa on uusinta tekniikkaa, vaikka se maksaisikin jotain.