slutrapport for ledpositivliste. pso 342035x you may not further distribute the material or use it...

45
General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from orbit.dtu.dk on: Dec 20, 2017 Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035 Dam-Hansen, Carsten; Corell, Dennis Dan; Thorseth, Anders; Wolff, Jesper; Poulsen, Peter Behrensdorff; Markvart, Jakob; Iversen, Anne; Logadottir, Asta Publication date: 2013 Document Version Også kaldet Forlagets PDF Link back to DTU Orbit Citation (APA): Dam-Hansen, C., Corell, D. D., Thorseth, A., Wolff, J., Poulsen, P. B., Markvart, J., ... Logadottir, A. (2013). Slutrapport for LEDpositivliste.: PSO 342035. DTU Fotonik.

Upload: others

Post on 18-Jan-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors andor other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights

bull Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research bull You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain bull You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal

If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details and we will remove access to the work immediately and investigate your claim

Downloaded from orbitdtudk on Dec 20 2017

Slutrapport forLEDpositivlistePSO 342035

Dam-Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Wolff Jesper Poulsen PeterBehrensdorff Markvart Jakob Iversen Anne Logadottir Asta

Publication date2013

Document VersionOgsaring kaldet Forlagets PDF

Link back to DTU Orbit

Citation (APA)Dam-Hansen C Corell D D Thorseth A Wolff J Poulsen P B Markvart J Logadottir A (2013)Slutrapport forLEDpositivliste PSO 342035 DTU Fotonik

1

Slutrapportfor

LED‐positivlistePSO342‐035

Af Carsten Dam‐Hansen Dennis Corell Anders Thorseth Jesper Wolff Peter Poulsen DTU Fotonik og Jakob

Markvart Anne Iversen og Aacutesta Logadoacutettir SBi

Marts 2013

3

PrefaceThis report contains a description of the work carried out and the results of the research and development

project rdquoLED lighting quality programrdquo and form the final report for this project

The project is carried out in cooperation between the following partners DTU Fotonik Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys and Energiraringdgiveren and the following industrial

partners DANLED RAFA Lys AS Dioder‐Online IS Flash Light AS Lumodan og LED‐TEK AS The project

has been led by

DTU Fotonik Senior scientist Phd Carsten Dam‐Hansen Frederiksborgvej 399 Bygn 128 Postboks 49 DK‐4000 Roskilde CVR‐nr 30060946

The project is financed by the Danish Energy Association through Elforskrsquos PSO program under 3a LED

illumination and 7b Marking and efficiency demands The project has no PSO 342‐035 and was initiated in

January 2010 and was ended in March 2013

In the first part of the report a short resume of the project is given describing the background and aim of

the project the work and results together with future perspectives of the results of the project The report

further contains a description of the background for and development and functionality of the new

webbased tool LED‐Positivlisten In the last part of the report a detailed description of the results of test

measurement on LED light sources including the lumen maintenance long‐term test and a user test of the

color rendering properties Finally the work on communicating the results of the project are described

4

IndholdForord 2

Preface 3

Resumeacute 5

Baggrund 5

Formaringl 5

Projektgruppen 5

Resultater 6

Konklusioner og perspektiver 7

LED‐Positivlisten 8

Type af produkter 9

Kvalitetsparametre 10

Funktionen af LED‐Positivlisten 12

Testmaringlinger paring LED produkter 16

Maringlemetode 16

Variationer paring lyskilder 17

Lysstroslashm 19

Effektivitet 21

Farvekoordinater amp Farvetemperatur 26

Farvegengivelse 28

Langtidstest 32

Brugerundersoslashgelse 37

Metode 37

Resultater 39

Konklusion af brugerundersoslashgelse 42

Formidling 42

Referencer 44

5

ResumeacuteI det foslashlgende gives et kortfattet resumeacute af projektet og dets resultater herunder baggrunden for og

formaringlet med projektet hovedresultaterne samt konklusioner og perspektiverne af projektets resultater

BaggrundBaggrunden for projektet var de store problemer forbrugere stod overfor ved at skulle finde erstatninger

for de energiineffektive gloslashdepaeligrer som EUs udfasning af gloslashdepaeligrer over de kommende aringr ville fjerne

fra markedet Sparepaeligrer var og er et energimaeligssigt godt alternativ men paring trods af mange kampagner og

positivlister har deres farveegenskaber opstartstid og design medvirket til at brugen af sparepaeligrer i DK

har vaeligret begraelignset Med LED teknologiens mange fordele og stadig stigende effektivitet ville LED

belysningsprodukter kunne udgoslashre en ideel hoslashjkvalitets‐ og energieffektiv erstatning til gloslashdepaeligrer

Problemet ligger i at markedet invaderes af stadig flere forskellige LED erstatningspaeligrer og egentlige LED

lamper og armaturer der alle bryster sig af LED teknologiens mange fordele men i realiteten lever mange

ikke op til det de lover Ved projektets start blev mange mindre gode LED belysningsprodukter ofte

beskrevet ud fra databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Disse afveg dog i hoslashj grad fra det

samlede LED produkts egenskaber bla paring grund af de termiske forhold Lysmaeligngde energieffektivitet og

levetid af LED belysningsprodukter overvurderes derfor ofte fejlagtigt Dette er med til at forvirre

forbrugerne professionelle som private og give dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter Dette ville nedbryde tiltroen til LED teknologien og dermed forsinke en

markedsintroduktion af den nye belysningsteknologi som vil bringe store energibesparelser i samfundet

med sig

FormaringlProjektets formaringl var derfor at etablere en dynamisk positivliste for LED‐belysningsprodukter paring det danske

marked for derigennem at skabe et gennemskueligt overblik over disse produkters lyskvalitet og

energieffektivitet og dermed et bedre grundlag for valg af produkter for saringvel professionelle indkoslashbere som

almindelige forbrugere

Hoveddelene i arbejdet i projektet var derfor at

bull Definere relevante kvalitetsparametre for LED belysningsprodukter

bull Udvaeliglge LED belysningsprodukter til test

bull Tilvejebringe maringlefaciliteter og udvikle procedurer for udmaringling af kvalitetsparametre

bull Etablere en dynamisk positivliste over udvalgte grupper af LED belysningsprodukter med en

kategorisering paring kvalitetsparametre

bull Formidle viden om LED belysningsprodukter

bull Deltage internationalt i standardiseringsarbejdet for test og karakterisering af LED‐lyskilder

bull Udfoslashre brugertest af LED belysningsprodukter

ProjektgruppenTil at gennemfoslashre og opnaring dette blev en forskningsgruppe bestaringende af DTU Fotonik (projektleder) Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys og Energiraringdgiveren sammensat Gruppen havde saringledes

de oslashnskede kompetencer inden for LED teknologi lys maringling paring lys belysning og brancheorienteret

raringdgivning omkring belysning og energi

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 2: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

1

Slutrapportfor

LED‐positivlistePSO342‐035

Af Carsten Dam‐Hansen Dennis Corell Anders Thorseth Jesper Wolff Peter Poulsen DTU Fotonik og Jakob

Markvart Anne Iversen og Aacutesta Logadoacutettir SBi

Marts 2013

3

PrefaceThis report contains a description of the work carried out and the results of the research and development

project rdquoLED lighting quality programrdquo and form the final report for this project

The project is carried out in cooperation between the following partners DTU Fotonik Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys and Energiraringdgiveren and the following industrial

partners DANLED RAFA Lys AS Dioder‐Online IS Flash Light AS Lumodan og LED‐TEK AS The project

has been led by

DTU Fotonik Senior scientist Phd Carsten Dam‐Hansen Frederiksborgvej 399 Bygn 128 Postboks 49 DK‐4000 Roskilde CVR‐nr 30060946

The project is financed by the Danish Energy Association through Elforskrsquos PSO program under 3a LED

illumination and 7b Marking and efficiency demands The project has no PSO 342‐035 and was initiated in

January 2010 and was ended in March 2013

In the first part of the report a short resume of the project is given describing the background and aim of

the project the work and results together with future perspectives of the results of the project The report

further contains a description of the background for and development and functionality of the new

webbased tool LED‐Positivlisten In the last part of the report a detailed description of the results of test

measurement on LED light sources including the lumen maintenance long‐term test and a user test of the

color rendering properties Finally the work on communicating the results of the project are described

4

IndholdForord 2

Preface 3

Resumeacute 5

Baggrund 5

Formaringl 5

Projektgruppen 5

Resultater 6

Konklusioner og perspektiver 7

LED‐Positivlisten 8

Type af produkter 9

Kvalitetsparametre 10

Funktionen af LED‐Positivlisten 12

Testmaringlinger paring LED produkter 16

Maringlemetode 16

Variationer paring lyskilder 17

Lysstroslashm 19

Effektivitet 21

Farvekoordinater amp Farvetemperatur 26

Farvegengivelse 28

Langtidstest 32

Brugerundersoslashgelse 37

Metode 37

Resultater 39

Konklusion af brugerundersoslashgelse 42

Formidling 42

Referencer 44

5

ResumeacuteI det foslashlgende gives et kortfattet resumeacute af projektet og dets resultater herunder baggrunden for og

formaringlet med projektet hovedresultaterne samt konklusioner og perspektiverne af projektets resultater

BaggrundBaggrunden for projektet var de store problemer forbrugere stod overfor ved at skulle finde erstatninger

for de energiineffektive gloslashdepaeligrer som EUs udfasning af gloslashdepaeligrer over de kommende aringr ville fjerne

fra markedet Sparepaeligrer var og er et energimaeligssigt godt alternativ men paring trods af mange kampagner og

positivlister har deres farveegenskaber opstartstid og design medvirket til at brugen af sparepaeligrer i DK

har vaeligret begraelignset Med LED teknologiens mange fordele og stadig stigende effektivitet ville LED

belysningsprodukter kunne udgoslashre en ideel hoslashjkvalitets‐ og energieffektiv erstatning til gloslashdepaeligrer

Problemet ligger i at markedet invaderes af stadig flere forskellige LED erstatningspaeligrer og egentlige LED

lamper og armaturer der alle bryster sig af LED teknologiens mange fordele men i realiteten lever mange

ikke op til det de lover Ved projektets start blev mange mindre gode LED belysningsprodukter ofte

beskrevet ud fra databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Disse afveg dog i hoslashj grad fra det

samlede LED produkts egenskaber bla paring grund af de termiske forhold Lysmaeligngde energieffektivitet og

levetid af LED belysningsprodukter overvurderes derfor ofte fejlagtigt Dette er med til at forvirre

forbrugerne professionelle som private og give dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter Dette ville nedbryde tiltroen til LED teknologien og dermed forsinke en

markedsintroduktion af den nye belysningsteknologi som vil bringe store energibesparelser i samfundet

med sig

FormaringlProjektets formaringl var derfor at etablere en dynamisk positivliste for LED‐belysningsprodukter paring det danske

marked for derigennem at skabe et gennemskueligt overblik over disse produkters lyskvalitet og

energieffektivitet og dermed et bedre grundlag for valg af produkter for saringvel professionelle indkoslashbere som

almindelige forbrugere

Hoveddelene i arbejdet i projektet var derfor at

bull Definere relevante kvalitetsparametre for LED belysningsprodukter

bull Udvaeliglge LED belysningsprodukter til test

bull Tilvejebringe maringlefaciliteter og udvikle procedurer for udmaringling af kvalitetsparametre

bull Etablere en dynamisk positivliste over udvalgte grupper af LED belysningsprodukter med en

kategorisering paring kvalitetsparametre

bull Formidle viden om LED belysningsprodukter

bull Deltage internationalt i standardiseringsarbejdet for test og karakterisering af LED‐lyskilder

bull Udfoslashre brugertest af LED belysningsprodukter

ProjektgruppenTil at gennemfoslashre og opnaring dette blev en forskningsgruppe bestaringende af DTU Fotonik (projektleder) Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys og Energiraringdgiveren sammensat Gruppen havde saringledes

de oslashnskede kompetencer inden for LED teknologi lys maringling paring lys belysning og brancheorienteret

raringdgivning omkring belysning og energi

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 3: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

3

PrefaceThis report contains a description of the work carried out and the results of the research and development

project rdquoLED lighting quality programrdquo and form the final report for this project

The project is carried out in cooperation between the following partners DTU Fotonik Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys and Energiraringdgiveren and the following industrial

partners DANLED RAFA Lys AS Dioder‐Online IS Flash Light AS Lumodan og LED‐TEK AS The project

has been led by

DTU Fotonik Senior scientist Phd Carsten Dam‐Hansen Frederiksborgvej 399 Bygn 128 Postboks 49 DK‐4000 Roskilde CVR‐nr 30060946

The project is financed by the Danish Energy Association through Elforskrsquos PSO program under 3a LED

illumination and 7b Marking and efficiency demands The project has no PSO 342‐035 and was initiated in

January 2010 and was ended in March 2013

In the first part of the report a short resume of the project is given describing the background and aim of

the project the work and results together with future perspectives of the results of the project The report

further contains a description of the background for and development and functionality of the new

webbased tool LED‐Positivlisten In the last part of the report a detailed description of the results of test

measurement on LED light sources including the lumen maintenance long‐term test and a user test of the

color rendering properties Finally the work on communicating the results of the project are described

4

IndholdForord 2

Preface 3

Resumeacute 5

Baggrund 5

Formaringl 5

Projektgruppen 5

Resultater 6

Konklusioner og perspektiver 7

LED‐Positivlisten 8

Type af produkter 9

Kvalitetsparametre 10

Funktionen af LED‐Positivlisten 12

Testmaringlinger paring LED produkter 16

Maringlemetode 16

Variationer paring lyskilder 17

Lysstroslashm 19

Effektivitet 21

Farvekoordinater amp Farvetemperatur 26

Farvegengivelse 28

Langtidstest 32

Brugerundersoslashgelse 37

Metode 37

Resultater 39

Konklusion af brugerundersoslashgelse 42

Formidling 42

Referencer 44

5

ResumeacuteI det foslashlgende gives et kortfattet resumeacute af projektet og dets resultater herunder baggrunden for og

formaringlet med projektet hovedresultaterne samt konklusioner og perspektiverne af projektets resultater

BaggrundBaggrunden for projektet var de store problemer forbrugere stod overfor ved at skulle finde erstatninger

for de energiineffektive gloslashdepaeligrer som EUs udfasning af gloslashdepaeligrer over de kommende aringr ville fjerne

fra markedet Sparepaeligrer var og er et energimaeligssigt godt alternativ men paring trods af mange kampagner og

positivlister har deres farveegenskaber opstartstid og design medvirket til at brugen af sparepaeligrer i DK

har vaeligret begraelignset Med LED teknologiens mange fordele og stadig stigende effektivitet ville LED

belysningsprodukter kunne udgoslashre en ideel hoslashjkvalitets‐ og energieffektiv erstatning til gloslashdepaeligrer

Problemet ligger i at markedet invaderes af stadig flere forskellige LED erstatningspaeligrer og egentlige LED

lamper og armaturer der alle bryster sig af LED teknologiens mange fordele men i realiteten lever mange

ikke op til det de lover Ved projektets start blev mange mindre gode LED belysningsprodukter ofte

beskrevet ud fra databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Disse afveg dog i hoslashj grad fra det

samlede LED produkts egenskaber bla paring grund af de termiske forhold Lysmaeligngde energieffektivitet og

levetid af LED belysningsprodukter overvurderes derfor ofte fejlagtigt Dette er med til at forvirre

forbrugerne professionelle som private og give dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter Dette ville nedbryde tiltroen til LED teknologien og dermed forsinke en

markedsintroduktion af den nye belysningsteknologi som vil bringe store energibesparelser i samfundet

med sig

FormaringlProjektets formaringl var derfor at etablere en dynamisk positivliste for LED‐belysningsprodukter paring det danske

marked for derigennem at skabe et gennemskueligt overblik over disse produkters lyskvalitet og

energieffektivitet og dermed et bedre grundlag for valg af produkter for saringvel professionelle indkoslashbere som

almindelige forbrugere

Hoveddelene i arbejdet i projektet var derfor at

bull Definere relevante kvalitetsparametre for LED belysningsprodukter

bull Udvaeliglge LED belysningsprodukter til test

bull Tilvejebringe maringlefaciliteter og udvikle procedurer for udmaringling af kvalitetsparametre

bull Etablere en dynamisk positivliste over udvalgte grupper af LED belysningsprodukter med en

kategorisering paring kvalitetsparametre

bull Formidle viden om LED belysningsprodukter

bull Deltage internationalt i standardiseringsarbejdet for test og karakterisering af LED‐lyskilder

bull Udfoslashre brugertest af LED belysningsprodukter

ProjektgruppenTil at gennemfoslashre og opnaring dette blev en forskningsgruppe bestaringende af DTU Fotonik (projektleder) Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys og Energiraringdgiveren sammensat Gruppen havde saringledes

de oslashnskede kompetencer inden for LED teknologi lys maringling paring lys belysning og brancheorienteret

raringdgivning omkring belysning og energi

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 4: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

4

IndholdForord 2

Preface 3

Resumeacute 5

Baggrund 5

Formaringl 5

Projektgruppen 5

Resultater 6

Konklusioner og perspektiver 7

LED‐Positivlisten 8

Type af produkter 9

Kvalitetsparametre 10

Funktionen af LED‐Positivlisten 12

Testmaringlinger paring LED produkter 16

Maringlemetode 16

Variationer paring lyskilder 17

Lysstroslashm 19

Effektivitet 21

Farvekoordinater amp Farvetemperatur 26

Farvegengivelse 28

Langtidstest 32

Brugerundersoslashgelse 37

Metode 37

Resultater 39

Konklusion af brugerundersoslashgelse 42

Formidling 42

Referencer 44

5

ResumeacuteI det foslashlgende gives et kortfattet resumeacute af projektet og dets resultater herunder baggrunden for og

formaringlet med projektet hovedresultaterne samt konklusioner og perspektiverne af projektets resultater

BaggrundBaggrunden for projektet var de store problemer forbrugere stod overfor ved at skulle finde erstatninger

for de energiineffektive gloslashdepaeligrer som EUs udfasning af gloslashdepaeligrer over de kommende aringr ville fjerne

fra markedet Sparepaeligrer var og er et energimaeligssigt godt alternativ men paring trods af mange kampagner og

positivlister har deres farveegenskaber opstartstid og design medvirket til at brugen af sparepaeligrer i DK

har vaeligret begraelignset Med LED teknologiens mange fordele og stadig stigende effektivitet ville LED

belysningsprodukter kunne udgoslashre en ideel hoslashjkvalitets‐ og energieffektiv erstatning til gloslashdepaeligrer

Problemet ligger i at markedet invaderes af stadig flere forskellige LED erstatningspaeligrer og egentlige LED

lamper og armaturer der alle bryster sig af LED teknologiens mange fordele men i realiteten lever mange

ikke op til det de lover Ved projektets start blev mange mindre gode LED belysningsprodukter ofte

beskrevet ud fra databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Disse afveg dog i hoslashj grad fra det

samlede LED produkts egenskaber bla paring grund af de termiske forhold Lysmaeligngde energieffektivitet og

levetid af LED belysningsprodukter overvurderes derfor ofte fejlagtigt Dette er med til at forvirre

forbrugerne professionelle som private og give dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter Dette ville nedbryde tiltroen til LED teknologien og dermed forsinke en

markedsintroduktion af den nye belysningsteknologi som vil bringe store energibesparelser i samfundet

med sig

FormaringlProjektets formaringl var derfor at etablere en dynamisk positivliste for LED‐belysningsprodukter paring det danske

marked for derigennem at skabe et gennemskueligt overblik over disse produkters lyskvalitet og

energieffektivitet og dermed et bedre grundlag for valg af produkter for saringvel professionelle indkoslashbere som

almindelige forbrugere

Hoveddelene i arbejdet i projektet var derfor at

bull Definere relevante kvalitetsparametre for LED belysningsprodukter

bull Udvaeliglge LED belysningsprodukter til test

bull Tilvejebringe maringlefaciliteter og udvikle procedurer for udmaringling af kvalitetsparametre

bull Etablere en dynamisk positivliste over udvalgte grupper af LED belysningsprodukter med en

kategorisering paring kvalitetsparametre

bull Formidle viden om LED belysningsprodukter

bull Deltage internationalt i standardiseringsarbejdet for test og karakterisering af LED‐lyskilder

bull Udfoslashre brugertest af LED belysningsprodukter

ProjektgruppenTil at gennemfoslashre og opnaring dette blev en forskningsgruppe bestaringende af DTU Fotonik (projektleder) Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys og Energiraringdgiveren sammensat Gruppen havde saringledes

de oslashnskede kompetencer inden for LED teknologi lys maringling paring lys belysning og brancheorienteret

raringdgivning omkring belysning og energi

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 5: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

5

ResumeacuteI det foslashlgende gives et kortfattet resumeacute af projektet og dets resultater herunder baggrunden for og

formaringlet med projektet hovedresultaterne samt konklusioner og perspektiverne af projektets resultater

BaggrundBaggrunden for projektet var de store problemer forbrugere stod overfor ved at skulle finde erstatninger

for de energiineffektive gloslashdepaeligrer som EUs udfasning af gloslashdepaeligrer over de kommende aringr ville fjerne

fra markedet Sparepaeligrer var og er et energimaeligssigt godt alternativ men paring trods af mange kampagner og

positivlister har deres farveegenskaber opstartstid og design medvirket til at brugen af sparepaeligrer i DK

har vaeligret begraelignset Med LED teknologiens mange fordele og stadig stigende effektivitet ville LED

belysningsprodukter kunne udgoslashre en ideel hoslashjkvalitets‐ og energieffektiv erstatning til gloslashdepaeligrer

Problemet ligger i at markedet invaderes af stadig flere forskellige LED erstatningspaeligrer og egentlige LED

lamper og armaturer der alle bryster sig af LED teknologiens mange fordele men i realiteten lever mange

ikke op til det de lover Ved projektets start blev mange mindre gode LED belysningsprodukter ofte

beskrevet ud fra databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Disse afveg dog i hoslashj grad fra det

samlede LED produkts egenskaber bla paring grund af de termiske forhold Lysmaeligngde energieffektivitet og

levetid af LED belysningsprodukter overvurderes derfor ofte fejlagtigt Dette er med til at forvirre

forbrugerne professionelle som private og give dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter Dette ville nedbryde tiltroen til LED teknologien og dermed forsinke en

markedsintroduktion af den nye belysningsteknologi som vil bringe store energibesparelser i samfundet

med sig

FormaringlProjektets formaringl var derfor at etablere en dynamisk positivliste for LED‐belysningsprodukter paring det danske

marked for derigennem at skabe et gennemskueligt overblik over disse produkters lyskvalitet og

energieffektivitet og dermed et bedre grundlag for valg af produkter for saringvel professionelle indkoslashbere som

almindelige forbrugere

Hoveddelene i arbejdet i projektet var derfor at

bull Definere relevante kvalitetsparametre for LED belysningsprodukter

bull Udvaeliglge LED belysningsprodukter til test

bull Tilvejebringe maringlefaciliteter og udvikle procedurer for udmaringling af kvalitetsparametre

bull Etablere en dynamisk positivliste over udvalgte grupper af LED belysningsprodukter med en

kategorisering paring kvalitetsparametre

bull Formidle viden om LED belysningsprodukter

bull Deltage internationalt i standardiseringsarbejdet for test og karakterisering af LED‐lyskilder

bull Udfoslashre brugertest af LED belysningsprodukter

ProjektgruppenTil at gennemfoslashre og opnaring dette blev en forskningsgruppe bestaringende af DTU Fotonik (projektleder) Statens

Byggeforskningsinstitut AAU Dansk Center for Lys og Energiraringdgiveren sammensat Gruppen havde saringledes

de oslashnskede kompetencer inden for LED teknologi lys maringling paring lys belysning og brancheorienteret

raringdgivning omkring belysning og energi

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 6: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

6

En raeligkke importoslashrer og forhandlere af de LED belysningsprodukter som positivlisten skulle indeholde blev

inviteret til at deltage i projektet Disse var

DANLED

RAFA Lys AS

Dioder‐Online IS

Flash Light AS

Lumodan Aps

LED‐TEK AS

De modtog ikke PSO tilskud igennem projektet og indvilligede i at vaeligre en del af projektet i en foslashlgegruppe

og deltage i moslashder omkring fastlaeligggelse af kvalitetsparametre og udvaeliglgelselevering af LED lyskilder til

test Derudover blev en der udsendt invitation i branchetidsskriftet LYS til forhandlere om at deltage i

arbejdet

ResultaterHovedresultatet af projektet er etableringen af LED‐Positivlisten som er tilgaeligngelig paring hjemmesiden

wwwlednetdk Det er et nyt webbaseret vaeligrktoslashj til formidling af testresultater for LED

belysningsprodukter Vaeligrktoslashjet goslashr det muligt at soslashge sortere og sammenligne LED belysningsprodukters

egenskaber som lyskvalitet og energiforbrug Vaeligrktoslashjet er primaeligrt rettet mod professionelle forbrugere

Listen omfatter en raeligkke LED belysningsprodukter til erstatning af hhv halogenspotlyskilder og gloslashdepaeligrer

og er baseret paring testresultater for en eller flere enheder af hvert produkt

Resultaterne omfatter test af et stort antal LED baserede erstatningslyskilder paring det danske marked Disse

viser at stoslashrstedelen af produkterne har en varm hvid farve og en god farvegengivelse der lever op til

kravene i EUrsquos Quality Charter1 Derimod er energieffektiviteten af stoslashrstedelen af produkterne ikke paring

hoslashjde med kravene

En omfattede langtidstest af 48 produkter med over 11000 timers driftstid til dd giver et godt billede af

hvorledes disse LED belysningsprodukters lysmaeligngde falder og farveegenskaber aeligndres over tid Disse

undersoslashgelser viser store variationer i maringlt fald i lysmaeligngde fra fatal fejl over faring tusinde timers drift til svag

aftagen med 5‐10 over de 11000 timer hvilket svarer til levetider paring omkring og over 30000 timer

En brugertest af en raeligkke udvalgte LED baserede erstatningslyskilder viser at hudfarven vurderes som

vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen mellem negative og positive evalueringer viste sig

at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet for LED‐spots med en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Et vigtigt resultat af projektet har vaeligret deltagelse i det internationale samarbejde om krav og testmetoder

for LED belysningsprodukter IEArsquos SSL Annex som indtil dd har resulteret i publiceringen af en raeligkke

kravspecifikationer og en ny omfattende testmetode der arbejdes videre med i de kommende aringr

Projektet og dets resultater er blevet formidlet til forskellige interessenter igennem en raeligkke

formidlingsaktiviteter som workshops foredrag og artikler i saringvel aviser brancheblade og videnskabelige

tidsskrifter

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 7: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

7

KonklusionerogperspektiverMed lanceringen af LED‐Positivlisten er der nu opbygget et nyt og staeligrkt vaeligrktoslashj til formidling af kvaliteten

af LED belysningsprodukter der i foslashrste omgang tager udgangspunkt i LED erstatningslyskilder til erstatning

af laveffektsgloslashdepaeligrer og halogenspots hvor LED teknologien i projektets loslashbetid har udviklet sig hen

imod tilfredsstillende at fungere som erstatning herfor naringr det gaeliglder isaeligr lysstroslashm farvetemperatur og

farvegengivelse Vaeligrktoslashjet fungerer som en platform der kan udvides i takt med at flere

lyskildekonfigurationer bliver relevante (fx LED lysstofroslashrserstatninger) at sammenligne og foretage

veloplyste og maringlingsbaserede valg i forhold til Projektets maringletekniske indhold saringvel som

standardiseringsarbejdet i IEA SSL Annexet har resulteret i en udviklingen af en raeligkke algoritmer der paring

mere eller mindre simpel vis kan bruges til at praeligsentere kvalitetsparametrene for LED

belysningsprodukter og bruges til at sortere efter Dette er ligeledes en matematisk platform i vaeligrktoslashjet

der kan udvikles efterharingnden som der globalt opnarings mere viden om brugerpraeligferencer i forhold til

forskellige brugsscenarier som goslashr det muligt at implementere denne viden i sorteringsfunktionerne og

dermed hele tiden vejlede brugerne baseret paring den nyeste viden givende det bedst mulige grundlag for

valg af LED produkter R9 brugertestene i naeligrvaeligrende projekt er netop et bevis paring en generelt set uoplyst

og for den generelle forbruger ubekendt parameter som i en raeligkke brugstilfaeliglde er relevant at have med i

sit datagrundlag for sorteringen uden at have den lystekniske forstaringelse af parameteren

LED Positivlistens optimale effekt opnarings kun hvis den placeres i det rette regi hvor brugerne naturligt vil

soslashge hen og der haves en markedsfoslashringsplatform af en stoslashrrelse der kan sikre at brugerne opnaringr

kendskab til og dermed bruger listen aktivt IEA SSL Annex samarbejdet har aringbnet en mulighed for at der

med stor sandsynlighed vil kunne deles maringleresultater anerkendte laboratorier imellem saringledes at

produkter der findes paring det internationale marked ikke behoslashver at undergaring test i hvert land Da LED

Positivlisten er unik ved at den bestaringr af udelukkende maringlte data og dermed er saring retvisende som muligt

frem for at basere sig paring uverificerede producentdata opnarings ogsaring en relativ tung oslashkonomisk drift da det er

bekosteligt med de mange lystekniske maringlinger Ved at samarbejde om data kan dette udgiftsniveau

nedbringes signifikant og de nationale laboratorier kan hjaeliglpe hinanden med at opnaring kvalitet i LED

belysningen internationalt Da lystekniske maringlinger er objektive mens brugernes behov subjektive og kan

vaeligre meget varierende afhaeligngig af kultur breddegrad etc saring kan de nationale listeaktoslashrer selv filtrere de

maringlte parametre i forhold til brugernes krav og opnaring den bedste formidling til opnaringelse af succes for LED

belysningsprodukter til det givne lands brugere saringvel professionelle som privatforbrugere

Perspektiverne i en udvidelse af listen til ogsaring at omfatte et mere avanceret lag hvor de meget kraeligvende

professionelle lysbrugere kan opnaring udvidet produktinformation er stor Projektgruppen har via

brugerfeedback paring LED Positivlisten maeligrket en eftersposlashrgsel herparing hvor det fx er ytret relevant at kunne

hente flere af de fotometriske data evt i form af intensitets fordelingen (IES fil) Dette vil kraeligve

lysfordelingsmaringlinger i goniometriopstillinger Denne type maringling vil ogsaring give en raeligkke relevante

parametre (fx nyttelysstroslashmmen) for retningsbestemt lyskilder som ikke kan opnarings via de traditionelle

integrerende kuglemaringlinger Det er et fordyrende led i testplatformen for at kunne opretholde en altid

tidssvarende LED Positivliste baseret paring maringlte data men ogsaring et sposlashrgsmaringl om udbud og eftersposlashrgsel og

ikke mindst et relevant behov at afdaeligkke da hvis dette ligeledes er et internationalt behov kan daeligkkes ved

faeliglles internationale maringleprogrammer og deling af maringledata med en markant afledt

omkostningsminimering DTU Fotoniks lystekniske laboratorium vil fra medio 2013 vaeligre paring internationalt

state‐of‐the‐art niveau med ogsaring denne type maringlinger og vil kunne fungere som maringleplatform herfor

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 8: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

8

LED‐PositivlistenMed EUrsquos udfasning af gloslashdepaeligrer som blev sat i vaeligrk 1 september 2009 er der sat pres paring for at finde

nye energibesparende lyskilder Sparepaeligrer er energimaeligssigt et fornuftigt alternativ til gloslashdepaeligrer men

deres lyskvalitet er ikke altid tilsvarende god Dette har i hoslashj grad bremset udbredelsen og brugen af

sparepaeligrer i DK LED baserede erstatningslyskilder er pt paring hoslashjde med eller lidt bedre end sparepaeligrer naringr

det gaeliglder energieffektivitet men har derudover ogsaring muligheden for at blive et lyskvalitetsmaeligssigt langt

bedre alternativ til gloslashdepaeligrer end sparepaeligrer har vaeligret Og dertil kommer at energieffektiviteten af LED

komponenter stadig oslashges og laboratorieresultater viser at den nuvaeligrende energieffektivitet vil oslashges de

naeligste 5‐10 aringr mod omkring 200‐250 lmW afhaeligngig af farvetemperatur og farvegengivelse

LED teknologiens succes som kvalitetsbelysning og som energibesparende belysningsteknologi afhaelignger

dog helt af om systemdesignere og producenter leverer LED belysningsprodukter af hoslashj kvalitet paring alle de

kritiske punkter der afgoslashr om et LED produkt vil fungere optimalt Derudover skal produkterne maeligrkes

saringledes at forhandlere og forbrugere faringr en realistisk information om produktets kvalitet og egenskaber

Dette er ikke altid tilfaeligldet og mange mindre gode LED belysningsprodukter beskrives ud fra

databladsvaeligrdier for de benyttede LED komponenter Dette goslashr at lysstroslashm energieffektivitet og levetid

af disse LED belysningsprodukter fejlagtigt overvurderes Dette er med til at forvirre forbrugerne og

nedbryder tiltroen til LED teknologien og giver dem mange daringrlige oplevelser og erfaringer med LED

belysningsprodukter der ikke lever op til hvad de lover

Der er saringledes brug for tiltag der bringer den relevante viden om disse nye belysningsprodukter til

forbrugerne professionelle saringvel som private saringledes at de kan goslashre de rigtige og fornuftige valg

GoEnergi havde paring deres hjemmeside en liste over LED‐paeligrer som viste en raeligkke af produkternes

egenskaber og gjorde at man kunne sortere paring disse Den var opbygget saringledes at LED‐paeligrer som lever

op til kravene der stilles til LED produkter i EUrsquos quality charter1 kunne komme med paring listen Listen var

baseret paring at leverandoslashrerne selv oplyser data for produkterne Produkterne var saringledes ikke testede foslashr

de kom paring listen Ideen var at foretage en stikproslashvekontrol af nogle af produkterne paring listen Hvis testen

viste at produktet ikke levede op til kravene for at staring paring listen ville de blive fjernet herfra og man ville

publicere resultaterne GoEnergi er i loslashbet af projektperioden blevet nedlagt og link til listen over LED‐

paeligrer findes i dag paring energistyrelsens hjemmeside2 Listen har ikke vaeligret opdateret i 2013 Problemet med

denne type liste er at produkter som i realiteten ikke lever op til kravene kan vaeligre paring listen i lang tid Og

det er foslashrst efter en stikproslashvekontrol at de kan blive opdaget Det kunne saringledes vaeligre en god ideacute at lave

en produktliste som var baseret paring test af produkterne og det er det der er lagt op til med LED‐

Positivlisten Problemet er at det er dyrt at teste produkter og der skal skabes et oslashkonomisk grundlag for at

kunne opretholde og opdatere en saringdan liste I USA har man forskellige tiltag i denne retning Energy star3

er en maeligrkningsordning hvor produkter testes og skal leve op til en raeligkke kvalitetskrav og der er

omfattende lister over produkter der har faringet Energy star maeligrket ‐ saringvel LED belysningsprodukter som

sparepaeligrer LED Lighting Facts4 er et program under Department of Energy i USA som fremviser LED

produkter til generel belysning fra producenter der forpligter sig til at teste produkter og rapportere deres

ydeevne Disse produkter gives et maeligrkat eller label5 som oplyser om produktets ydeevne mht

energieffektivitet og lyskvalitet LED‐Positivlisten som den er udformet i projektet her garingr imod det som

LED Lighting Facts goslashr Der er dog ikke arbejdet med en egentlig maeligrkatordning der oplyser om et

produkts ydeevne da EU stiller krav til maeligrkning af belysningsprodukter6

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 9: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

9

En ordning som en LED‐Positivliste med en test og kategorisering af en raeligkke kvalitetsparametre er

altafgoslashrende for at sikre de gode produkter paring markedet deres overlevelse og give LED teknologien et

oslashnsket og positivt gennembrud i belysningssammenhaelignge til realisering af teknologiens

energibesparelsespotentiale paring belysningsmarkedet

TypeafprodukterDet er valgt i dette projekt at arbejde med LED baserede erstatningslyskilder til erstatning af hhv

halogenspotlyskilder som illustreret paring Figur 1 og gloslashdepaeligrer Dette blev gjort udfra at det allerede ved

projektstart var energimaeligssigt og oslashkonomisk fordelagtigt at udskifte halogen spotlyskilder med LED

baserede erstatningslyskilder

Figur 1 Typiske retningsbestemte LED produkter samt et enkelt halogenspot som er blevet testet i projektet

Det er valgt ikke at kikke paring LED produkter til erstatning af lysstofroslashr da der ved projektstart var mange

problemer med disse ogsaring sikkerhedsmaeligssigt Der er blevet foretaget maringlinger paring LED produkter med

foslashlgende forskellige fatnings typer E14 E27 GU10 GU53 og G4GU4 Baringde retningsbestemte og ikke

retningsbestemte LED lyskilder er blevet maringlt Disse produkter daeligkker en bred vifte af de LED

erstatningsprodukter der findes paring markedet i dag De er primaeligrt blevet hentet hjem via

samarbejdspartnere i projektet samt nogle er koslashbt i detailhandlen

Tabel 1 Billeder af typiske fatningstyper for 12 og 230V lyskilder

230 V LED ‐ lyskilde fatninger 12 V LED ‐ lyskilde fatninger

E27 E14 GU10 GU53 G4

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 10: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

10

Tabel 2 oversigts tabel over de maringlte lyskilder

Spaelignding [V]

Retnings‐ bestemte

Ikke retningsndash bestemte

E27 E14 GU10 GU53 G4

230 95 49 62 4 78 0 0

12 99 23 0 0 0 75 47

I projektet er der blevet maringlt i alt 266 LED lyskilder 72 af disse var ikke retningsbestemte lyskilder tiltaelignkt

erstatning af gloslashde‐ og sparepaeligrer De resterende 194 var retningsbestemte lyskilder hvor disse er tiltaelignkt

at skulle erstatte halogenspots og lignende lyskilder Fordelingen af disse er som vist i Tabel 2 Som

udgangspunkt ved levering af lyskilder til test blev der bedt om 3‐5 enheder af hver lyskilde for at give et

billede af hvor stor spredning der er imellem forskellige enheder af samme produkt

KvalitetsparametreDer er en raeligkke forskellige kvalitetsparametre der benyttes til at beskrive de fotometriske kolorimetriske

og elektriske egenskaber af lyskilder I Tabel 3 er vist en liste af de kvalitetsparametre der i projektet blev

taget udgangspunkt i For at faring en indikation af hvilke parametre der er vigtigst for brugerne blev der lavet

en uvidenskabelig sposlashrgeskema undersoslashgelse Den blev udfoslashrt ved konferencen og workshop rdquoLED

Belysning ndash krav test og energibesparelserrdquo der blev afholdt i februar 2011 af DTU Fotonik Center for

Energibesparelser og Dansk Center for Lys Denne konference gik netop ud paring at belyse den enorme

mangel paring dokumentation og paringlidelig maeligrkning af LED produkter der fandtes paring markedet Paring

workshoppen blev deltagerne undervist i hvordan man tester og karakteriserer LED produkter

Undersoslashgelsen skulle give et indtryk af hvilke parametre og oplysninger om produkterne der er vigtigst for

brugerne ved valg af lyskilder I alt 32 ud af 111 deltagere valgte at udfyldte sposlashrgeskemaet I skemaet

skulle man angive sin subjektive oplevelse af vigtigheden af givne udvalgte parametre Vurdering skulle garing

fra 0 til 10 hvor 10 var angivet som vigtigst Resultatet af undersoslashgelsen kan ses i Tabel 3 Hvis man kigger

paring parameterprioriteringen i tabelen ses det at isaeligr tre ting virker vigtige for forbrugeren Det vigtigste var

om lyskilden kunne daeligmpes eller ej dernaeligst hvad effektforbruget samt hvad farvetemperaturen for

lyskilden er Det er overraskende at forbrugerne ser ud til helst gerne vil have en specifik farvetemperatur

oplyst fremfor den normale simplificerede oplysning om lyskilden er varm‐ neutral‐ eller koldhvid

Dernaeligst kommer oplysninger om lysstroslashm (hvis den kom sammen med en tilhoslashrende forklaring om hvad

det er for en stoslashrrelse) Ra‐indeks og levetid i anden raeligkke Farvekategori og effektivitet virkede mindre

vigtigt til sammenligning med de andre parametre Dette skyldes formegentlig at maringlgruppen for

konferencen en blandt teknisk uddannede og at man med baggrundsviden ud fra farvetemperaturen ved

hvad farvekategorien er samt ved at dividere lysstroslashmmen med effektforbruget nemt kan finde

effektiviteten Specifikke Ra‐indeks for gengivelse af specielle farvede objekter og farvekoordinater var

mindre vigtige

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 11: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

11

Tabel 3 Resultatet af sposlashrgeskemaundersoslashgelsen i forbindelse med konferencen Middelvaeligrdien af prioriteringen er vist og herefter er tabellen er sorteret efter disse vaeligrdier Parametre tilfoslashjet af respondenterne er markeret med

Parameter Prioritering

Daeligmpbarhed 75

Effektforbrug [W] 71

Farvetemperatur [K] 71

Lysstroslashm [lm] 68

Generelt Ra‐indeks (normalt angivet Ra‐indeks) 66

Levetid 64

Effektivitet [lmW] 61

Intensitet [cd] for spotlyskilder 59

Erstatningswattage (for tilsvarende gloslashdepaeligre) 58

Farvekategori (varm neutral eller kold hvid) 58

Specifikke Ra‐indeks (for specifikke farver) 39

Farvekoordinater 37

Dagslys 0

EMC standard 0

Akustisk stoslashj 0

Temperatur afstand til afskaeligrmning 0

Tanken er den at man i stedet for erstatningswattage skriver hvad lysstroslashmmen af lyskilden er og

uddybende beskriver denne stoslashrrelse I takt med gloslashdepaeligrens totale udfasning og introduktionen af nye og

mere effektive lyskilder (sparepaeligrer og LED) bliver det mere og mere relevant for forbrugeren at vide

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge fremfor hvor meget effekt lyskilden bruger Hvis forbrugeren ved

hvor stor en maeligngde lys de skal bruge samt kan faring det oplyst paring pakkerne vil de kunne fortage et mere

kvalificeret valg om hvilken lyskilde de skal anvende Om nogle aringr vil gloslashdepaeligren vaeligre helt udfaset og der

vil det ikke laeligngere give nogen mening at snakke om erstatningswattager Derfor giver det rigtig god

mening at forbrugeren er blevet introduceret til og ved hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse og hvor deres

behov ligger hvis de skal kunne foretage et kvalificeret valg Dette er resultatet af sposlashrgeundersoslashgelsen

tilbage i starten af 2011 Hvis man foretager en ny sposlashrgeundersoslashgelse i dag kan det meget vel taelignkes at

svarene ser anderledes ud I bygge‐ og supermarkedernes lysafdelinger findes allerede den dag i dag

forklaringer om hvad lysstroslashm er for en stoslashrrelse dog sammenholdt med hvad gloslashdepaeligren forbruger saring

det ser allerede ud til at man saring smaringt er i gang med at introducere forbrugeren til denne stoslashrrelse saring disse

kan danne sig en fornemmelse om det

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 12: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

12

Resultatet af undersoslashgelsen er benyttet som udgangspunkt for opbygningen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten Denne indeholder i princippet en liste over lyskilder som er beskrevet

med vaeligrdier for 4 primaeligre kvalitetsparametre Det er lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret

farvetemperatur i Kelvin farvegengivelse ved generelt Ra‐indeks og erstatningswattage for gloslashde‐ eller

halogenpaeligre

Derudover bestaringr vaeligrktoslashjet af sider med mere information omkring de enkelte lyskilder Her er de primaeligre

parametre gengivet igen ved brug af en raeligkke nye pictogrammer Paring disse sider er det valgt at give

yderligere information om lyskilderne ved at vise den maringlte farvesammensaeligtning og den beregnede

effektivitet i lumen pr Watt I det foslashlgende afsnit er funktionen af det webbaserede soslashge‐ og

sorteringsvaeligrktoslashj LED‐Positivlisten beskrevet

FunktionenafLED‐PositivlistenResultatet af projektet er en demonstrationsversion af LED positivlisten og der er udviklet en hjemmeside

til listen hvortil der er adgang fra wwwlednetdk Det er i princippet en sorteacuterbar dataliste med

informationer om de maringleresultater der er for de enkelte lyskilder Naringr hjemmesiden aringbnes ses en liste

hvor alle maringlte lyskilder er med (se Figur 2) Alle skaeligrmbilledeeksempler er genereret ved brug af

browseren Google Chrome Paring opstartssiden vises listen med alle de testede produkter De er som standard

sorteret efter lysstroslashm med den hoslashjeste vaeligrdi oslashverst

I listen er lyskilderne tildelt en titel som er sammensat af deres effektforbrug fatning og udstraringlingstype

hvor D (directional) er spotlyskilde og ND (non‐ directional) er ikke spotlyskilde I anden soslashjle angives

forhandler som her er de firmaer som har leveret lyskilder til test I de naeligste 4 soslashjler er angivet de maringlte

vaeligrdier for hhv lysstroslashm i lumen effektforbrug i Watt korreleret farvetemperatur i Kelvin og i den sidste

soslashjle er angivet hvilken wattage og lyskildetype gloslashde eller halogenpaeligre som lyskilden vil vaeligre erstatning

for Her vil forekomme wattager som er beregnede og afrundet og som ikke reelt vil findes som

tilgaeligngeligt produkt Erstatningswattagerne er beregnet ud fra tabel 6 i ref 6 For eksempel vil en ikke

retningsbestemt lyskilde der udsender en lysstroslashm paring 367 lm svare til den lysstroslashm der udsendes fra en

33 W gloslashdepaeligre selv om en saringdan ikke findes Erstatningswattagen benyttes alligevel da mange har et

forhold til hvor meget lys normale 25 40 og 60 W gloslashdepaeligrer udsender og vil kunne relatere det hertil Naringr

man holder musen hen over en soslashjles titel fremkommer der en kort beskrivelse af parameteren Ved at

klikke paring dette omraringde aeligndres sorteringen af listen efter den valgte parameter Ved at trykke udfor

Farvetemp opnarings en sortering af listen efter stigende farvetemperatur Klikker man en gang mere sorteres

listen efter faldende farvetemperatur En lille sort trekant indikerer den aktuelle sorteringsparameter og

retning Der er indlagt en farvekodning til hjaeliglp ved vurdering af parameteren for farvegengivelse Ra‐

vaeligrdien Denne er saringledes skrevet med farven groslashn orange eller roslashd I Tabel 4 er vist forklaringen til

farvekodningen Generelt er farvekoden lavet saringdan at groslashnt markerer eftertragtede vaeligrdier orange

vaeligrdier der ligger paring graelignsen mens vaeligrdier markeret med roslashd markerer vaeligrdier som normalt ikke

betragtes som eftertragtede

Tabel 4 Farvekodning af Ra‐vaeligrdier for farvegengivelse i LED positivlisten

Ra‐vaeligrdi Farve Vurdering

gt= 80 Groslashn Acceptabel ifoslashlge EU QC

80 ‐ 65 Orange Taeligt paring acceptabel

lt 65 Roslashd Uacceptabel

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 13: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

13

Tabel 5 Beskrivelse af farvetemperatur med farvetone i forhold til dennes vaeligrdi

Farvetemperatur Farvetone

lt 3500 K Varm hvid

3500 ndash 5000 K Neutral hvid

gt 5000 K Kold hvid

Figur 2 LED Positivlisten som den vises naringr man aringbner hjemmesiden httppositivlistenlednetdk

Yderst i venstre side under overskriften rdquoVaeliglg paeligretype der oslashnskes skiftet til LED‐paeligrerdquo er en raeligkke

pictogrammer som hjaeliglp ved soslashgning Man kan her vaeliglge at faring vist lyskilder med tre forskellige

fatningstyper E27 GU53 og GU10 Ved at klikke paring E27 pictogrammet kommer der et groslashnt flueben og

listen opdateres med de lyskilder som har denne fatningstype Dette er i alt 19 lyskilder se Figur 3 Det er

ogsaring muligt at soslashge paring udlysningen om det er en spot eller ikke‐spot lyskilde Vaeliglger man nu ikke‐spot

som vist paring Figur 4 indeholder listen nu kun de 13 lyskilder med E27 fatning og som er betegnet ikke‐spot

lyskilder

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 14: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

14

Figur 3 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27

Figur 4 LED positivlisten opdateret efter valg af fatningstype til E27 og valg af udlysning til ikke‐spot

Som den sidste sorteringsmulighed kan der vaeliglges antal Watt som er det antal watt som en tilsvarende

gloslashdepaeligre skulle have Saring ved at vaeliglge feks 40 W vil man faring en vurdering af lysstroslashmmen fra lyskilderne i

forhold til en 40 W gloslashdepaeligre Dette er vist paring Figur 5 hvor farvekodningen nu viser lyskildernes lysstroslashm i

forhold til den valgte erstatningswattage Ifoslashlge tabel 6 i ref 6 kraeligves det at en LED paeligre udsender min

470 lm for at kunne betegnes som at kunne erstatte en 40 W gloslashdepaeligre Alle lyskilder der udsender mere

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 15: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

15

end de 470 lm er skrevet med groslashnt og er ok i forhold til at levere hoslashj nok lysstroslashm til at kunne betegnes

som en 40 W erstatning Hvis lysstroslashmmen er over 60 af de 470 lm anses lyskilden som acceptabel og

lysstroslashmsvaeligrdien skrives med orange Er den mindre end dette er det ikke godt og den skrives med roslashdt

For at aeligndre paring soslashgevalg er det noslashdvendigt at nulstille valg ved at klikke paring den roslashde knap for at nulstille

alle filtre

Figur 5 LED Positivlisten efter valg af E27 fatning ikke‐spot lyskilder og 40 W

Paring ethvert tidspunkt er det muligt at faring flere oplysninger frem om de enkelte lyskilder Dette goslashres simpelt

ved at klikke paring et sted paring linjen i listen for den paringgaeligldende lyskilde Dette er vist paring Figur 6 og hvor der

saringledes fremkommer et mindre vindue med en raeligkke oplysninger om lyskilden Yderst til venstre vises

lyskildens titel erstatningswattage og forhandler Der vises et foto af lyskilden og evt dens pakning og til

hoslashjre vises den maringlte spektralfordeling af lyset Denne graf er farvelagt med de til boslashlgelaeligngderne

svarende (tilnaeligrmede) farver Paring den nederste linje er pictogrammer for en raeligkke parametre vist og

lyskildens tilhoslashrende parametervaeligrdi er vist lige under pictogrammet Parametrene er hhv fatningstype

udlysningstype farvetemperatur lysstroslashm effektforbrug Ra‐indeks og effektivitet beregnet efter lysstroslashm

og effektforbrug

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 16: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

16

Figur 6 LED positivlisten ved valg af yderligere oplysninger for en af lyskilderne

Figur 7 Vindue med yderligere information om lyskilde i LED Positivlisten

TestmaringlingerparingLEDprodukterI dette og de foslashlgende afsnit beskrives kort den benyttede maringlemetode og en raeligkke af de resultater der er

opnaringet mht lysstroslashm effektivitet farveparametre og disse saeligttes i relation til de krav der stilles i EUrsquos

quality charter1 Derudover vil resultaterne af en langtidstest af en stor gruppe af lyskilderne blive vist

MaringlemetodeDe tekniske lysmaringlinger er udfoslashrt i DTU Fotoniks LED LYS Laboratorium Maringlingerne foslashlger de retningslinjer

der er beskrevet i LM‐79‐087 og i den nye testmetode8 som i loslashbet af projektperioden er opbygget i

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 17: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

17

ekspertgruppen under IEArsquos SSL Annex Laboratoriet har dog ikke temperaturkontrol og er ikke

akkrediteret Der arbejdes paring at udbedre disse forhold og det ventes at nye laboratorier hos DTU Fotonik

vil kunne leve op til alle krav i foslashrste halvaringr af 2013

Der er benyttet en maringleopstilling bestaringende af en integrerende kugle og et spektroradiometer Kuglen har

en diameter paring 1m der goslashr det muligt at maringle paring disse mindre lyskilder med stoslashrste dimensioner paring

10x10x10 cm3 Spektroradiometer er fra Ocean Optics (QE65000) hvor detektorarrayet er koslashlet til ndash 10˚C

for at sikre at den termiske stoslashj i lyssensoren bliver minimeret Hele systemet er kalibreret med en kendt

lyskilde hvor den totale spektrale flux er kendt dvs hvor mange Watt der udsendes ved hver boslashlgelaeligngde

over det synlige omraringde 360‐830 nm Den benyttede spektrale totalflux standardlampe er en

halogenlampe CSFS‐600 fra LabSphere Herudover er det noslashdvendigt at korrigere for absorptionsforskelle i

den integrerende kugle da de undersoslashgte LED lyskilder ikke er magen til kalibreringslyskilden Med hjaeliglp af

en ekstra lampe i kuglen bliver der korrigeret for det lys som LED lyskilden absorberer ved at vaeligre

placeret inde i midten af kuglen i forhold til hvad kalibreringslampen absorberer Lyskilderne er maringlt med

fatningen nedad i maringleopstillingen

Et vigtigt forhold ved maringlinger paring LED lyskilder er opvarmningen og stabiliteten af lysudsendelsen

Produkterne faringr lov til at staring taeligndt indtil det opnaringr en stabil tilstand Dette er opnaringet naringr lysstroslashmmen og

effektforbruget som maringlt ikke varierer mere end 05 over et tidsvindue paring 30 minutter Naringr produktet

er stabilt bliver dets spektralfordeling maringlt og gemt Efter korrektion for absorptionsforhold bliver de

radiometriske og kolorimetriske vaeligrdier beregnet ved hjaeliglp af egenproduceret software programmeret i

Matlab Effektforbruget er blevet maringlt med en power analyser PM1000+ Power Analyzer fra Voltech

Denne totaludstraringlingsmaringling er foretaget ved 0 timers drift af alle lyskilder De har saringledes ikke vaeligret

braeligndt ind som man goslashr det med sparepaeligrer De lyskilder der har vaeligret til langtidstests er yderligere

blevet maringlt ved henholdsvis 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 og omkring 10000 timer

braeligndetid Lyskilderne er placeret i et specialudviklet rackskab hvor de har staringet taeligndt i et lokale med en

rumtemperatur paring 25˚C 230 V lyskilderne har vaeligret tilsluttet netstroslashmmen direkte hvilket har givet en

variation imellem 230‐240 V imens de har staringet taeligndt Lyskilderne har vaeligret placeret med fatningerne

hhv op og ned for at simulere de situationer de vil kunne blive anvendt i under realistiske

omstaeligndigheder Dog har de vaeligret placeret i fri luft hvilket har gjort at luften har kunne stroslashmme frit

rundt omkring paeligrerne Naringr produkterne har vaeligret taeligndt i de valgte braeligndetider er de blevet maringlt efter

samme testprocedure som naeligvnt ovenfor I de foslashlgende afsnit vises en raeligkke af resultaterne fra

maringlingerne

VariationerparinglyskilderSom naeligvnt i det foregaringende er der maringlt paring 1‐5 enheder af den samme lyskilde for at faring et billede af

variationen paring disse Et antal enheder af samme lyskildetype kaldes en serie I Tabel 6 og Tabel 7 er vist

middelvaeligrdier og standardafvigelser for de maringlte vaeligrdier af effektforbruget farvetemperatur

farvegengivelse og lysstroslashmmen for henholdsvis retningsbestemte og ikke retningsbestemte LED lyskilder I

tabellerne er angivet hvor mange enheder der er i hver serie Hvis man kigger paring effektforbruget for baringde

de retningsbestemte og ikke retningsbestemte lyskilder ses det at variationen er ret lille For langt de

fleste ligger standardafvigelserne paring 01 W for effektforbruget Der er kun to retningsbestemte serier hvor

variationen ligger over 10 nemlig serie 8 og 13

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 18: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

18

Tabel 6 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelse‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 1 4 paeligrer 37 plusmn 01 W 3046 plusmn 15 K 794 plusmn 05 1607 plusmn 4 lm

Serie 2 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 3007 plusmn 51 K 813 plusmn 01 1296 plusmn 1 lm

Serie 3 3 paeligrer 37 plusmn 0 W 2969 plusmn 18 K 800 plusmn 06 1514 plusmn 9 lm

Serie 4 3 paeligrer 31 plusmn 0 W 2661 plusmn 88 K 911 plusmn 09 1738 plusmn 6 lm

Serie 5 3 paeligrer 39 plusmn 01 W 2735 plusmn 69 K 729 plusmn 07 1370 plusmn 6 lm

Serie 6 6 paeligrer 37 plusmn 01 W 2778 plusmn 22 K 819 plusmn 08 1707 plusmn 3 lm

Serie 7 6 paeligrer 35 plusmn 01 W 2736 plusmn 33 K 832 plusmn 08 1449 plusmn 4 lm

Serie 8 6 paeligrer 49 plusmn 06 W 2732 plusmn 5 K 822 plusmn 05 2024 plusmn 27 lm

Serie 9 6 paeligrer 32 plusmn 01 W 2725 plusmn 18 K 83 plusmn 03 1533 plusmn 4 lm

Serie 11 6 paeligrer 27 plusmn 01 W 2737 plusmn 22 K 825 plusmn 03 1506 plusmn 5 lm

Serie 12 6 paeligrer 28 plusmn 01 W 2739 plusmn 11 K 827 plusmn 02 1545 plusmn 4 lm

Serie 13 3 paeligrer 19 plusmn 03 W 2813 plusmn 15 K 873 plusmn 02 8855 plusmn 6 lm

Serie 14 5 paeligrer 55 plusmn 01 W 2711 plusmn 5 K 89 plusmn 03 2471 plusmn 7 lm

Tabel 7 Middelvaeligrdier og standardafvigelser for Effektforbruget‐ farvetemperatur‐ farvegengivelses‐ og lysstroslashmen for de forskellige serier af ikke retningsbestemte LED‐lyskilder maringlt

Serie Effekt forbrug [W]

Farvetemperatur [K]

Farvegengivelses indeks [Ra]

Lysstroslashm [lm]

Serie 10 4 paeligrer 59 plusmn 02 W 3035 plusmn 19 K 797 plusmn 07 2817 plusmn 5 lm

Serie 15 5 paeligrer 82 plusmn 0 W 2650 plusmn 16 K 817 plusmn 02 3666 plusmn 5 lm

Serie 16 4 paeligrer 18 plusmn 01 W 2763 plusmn 26 K 833 plusmn 05 8635 plusmn 15 lm

Variationen paring Ra‐indekset er ogsaring meget lille Her ligger den paring omkring 1 for samtlige af lyskilderne

Hvis man ser paring farvetemperaturen ses det at samtlige af de maringlte serier har en farvetemperatur defineret

som varmhvid (definitionen for varmhvidt lys er 2700‐3500K) Disse lyskilders farve passer godt til at

erstatte gloslashdepaeligrer og halogenspots hvis farvetemperatur ogsaring ligger inden for dette spaelignd

Standardafvigelsen for farvetemperaturen varierer lidt for de forskellige serier Dette er kun et problem

hvis denne aeligndring i farvetemperature er stoslashrre end hvad mennesker netop kan opfatte Hvis man holder

sig under denne graelignse er det ikke et problem Denne graelignse varierer dog med farvetemperaturen og

den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan opfange er blevet fundet til9

∆ 60 ∙

Hvis der tages udgangspunkt i denne formel ligger standardafvigelsen for farvetemperaturen under denne

graelignse i alle serierne paring naeligr i serie 2 4 5 og 7 Graelignsen for hvornaringr mennesker finder forskellen

rdquoforstyrrenderdquo er givet ved

∆ 16 ∙

Hvis denne graelignse bliver anvendt er der ingen af serierne hvor mennesker virkelig vil kunne se stor forskel

paring farven af lyset fra enhederne i serierne af lyskilder Mennesker vil ikke ved at kigge ind i en lyskilde med

det blotte oslashje se hvilken af dem der lyser mest Dette vil kun kunne ses ved at kigge paring det reflekterede

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 19: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

19

lys der opnarings naringr lyskilden oplyser en flade altsaring luminansen Dette har vi dog ikke maringlt men hvis man

ved de forskellige serier antager at deres udstraringlingsprofil er den samme og de holdes i samme afstand fra

en hvid flade kan man antage at luminansen er proportional til lysstroslashmen af lyskilderne Under disse

antagelser er den mindst maeligrkbare forskel mennesker kan detektere10

∆001

Her svare ΔL til luminansforskellen imellem de to lyskilder man sammenligner med hinanden og L er den

oprindelige af lyskilderne Dette svarer til at hvis lyskilderne varierer med 1 i lysstroslashm saring vil mennesker

kunne opfange det Der findes nogen diskussion omkring denne graelignse Der er en tendens til at lyskilder

med hoslashj intensitet har en hoslashjere graelignse end lyskilder med lav intensitet Dog naeligvnes der ikke hvad der

bliver betragtet som vaeligrende hoslashj intensitet Hvis denne graelignse anvendes vil kun serie 2 ligge inden for

denne graelignse De resterende lyskilders lysstroslashm varierer med mere end 1 De resterende lyskilders

lysstroslashm varierer med 17 ndash 13 hvor de fleste ligger i den lavere ende Naringr dette saring er sagt er det

sjaeligldent at lyskilderne oplyser en flade lige ved siden af hinanden Ofte er de lokaliseret vaeligk fra hinanden

og ofte oplyser de forskellige objekter Dette vil goslashre det svaeligrt i praktiske situationer at se forskel paring

maeligngden af lys fra lyskilderne med mindre forskellen bliver meget stor

LysstroslashmI det foslashlgende ses paring lysstroslashmmen eller maeligngden af synligt lys som LED lyskilderne udsender Naringr man

kigger paring lysstroslashmmen for retningsbestemte LED lyskilder generelt Figur 8 ses det at der eksisterer et

forholds tilnaeligrmelsesvist lineaeligrt forhold imellem den wattage lyskilderne bruger og den maeligngde lys de

udsender svarende til en effektivitet paring 40‐50 lmW som det ogsaring ses paring Figur 10 Figur 9 viser

lysstroslashmmen som funktion af effektforbrug for ikke retningsbestemte lyskilder Heraf ses det at der er

enkelte af produkterne som udsender over 800 lm hvilket er noslashdvendigt hvis de skal kunne udgoslashre

erstatning for en traditionel 60 W gloslashdepaeligre En af de stoslashrre milestones for LED erstatningsprodukter har

vaeligret at udsende samme maeligngde lys som en 60 W gloslashdepaeligrer og holde de samme dimensioner Men

hovedparten af de her maringlte LED lyskilder udsender mindre end 600 lm

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 20: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

20

Figur 8 Lysstroslashmen som en funktion af effekten for retningsbestemte LED‐lyskilder

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 21: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

21

Figur 9 Maringlt lysstroslashm som funktion af maringlt effektfrbrug for ikke retnings bestemte LED‐lyskilder

EffektivitetHer vil de maringlte effektiviteter for alle lyskilderne blive sat i relation til de krav der stilles i EUrsquos quality

charter1 Disse er progressive med stigende krav til effektivitet med tiden ud fra en forventning om at LED

teknologien vil bringe en stigende effektivitet over de kommende aringr Der er differentieret i

effektivitetskravene efter lyskildernes farvegengivelsesegenskaber Generelt er der et krav om at Ra‐

indekset skal vaeligre over 80 og der er et tilhoslashrende effektivitetskrav Men hvis Ra‐indekset er over 90

svarende til en meget god farvegengivelse er effektivitetskravet lidt mindre

Figur 10 viser den maringlte effektivitet for retningsbestemte LED lyskilder som funktion af det tidspunkt de er

blevet maringlt paring og Figur 11 viser tilsvarende for de ikke retningsbestemte Det er altsaring ikke fabrikations aringret

maringneden saring det kan godt taelignkes at nogle af lyskilde effektiviteterne paring figuren stammer fra lyskilder af

en aeligldre dato i forhold til hvornaringr de er blevet maringlt De lyskilder vores samarbejdspartnere supplerede os i

projektet var af nyere dato De groslashnne og roslashde kurver paring figuren viser de effektivitetskrav som LED lyskilder

skal overholde for at blive leve op til EUrsquos Quality charter1 hvis deres Ra‐indeks er henholdsvis over 90 og

80 Foslashlgende farvekodning vil blive anvendt igennem rapporten

Sorte punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks under 80

Roslashde punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks imellem 80 og 90

Groslashnne punkter repraeligsenterer LED lyskilder med et Ra‐indeks over 90

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 22: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

22

Hvis man ser paring figurerne ses det at effektiviteten stiger med tiden isaeligr for lyskilder med Ra‐vaeligrdier over

80 Det ses endvidere at en stor del af produkterne ikke ville kunne leve op til de krav der stilles Hvis man

kigger paring samtlige produkter som en helhed vil kun 48 ud af 194 af de retningsbestemte lyskilder leve op til

kravene og 6 ud af 76 af de ikke retningsbestemte lyskilder Grunden til at saring faring ikke retningsbestemte lever

op til kravene kan findes i at der var mange lyskilder med Ra‐indeks under 80 og at effektivitetskravene er

hoslashjere for ikke retningsbestemte lyskilder end for retningsbestemte Dette skyldes at ikke

retningsbestemte lyskilder ud over at skulle erstatte gloslashdepaeligren ogsaring skal kunne erstatte en sparepaeligre

der i forvejen har en hoslashj effektivitet Effektiviteten for de ikke retningsbestemte LED produkter er alle

vaeligsentlig hoslashjere end gloslashdepaeligrens 10‐12 lmW men det er ikke alle der kan hamle op med sparepaeligrernes

hoslashje effektivitet 50‐80 lmW

Figur 10 Maringlt effektivitet for retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linierne for 2010 er

tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte firkanter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 23: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

23

Figur 11 Maringlt effektivitet for ikke retningsbestemte LED‐lyskilder sat i relation til EUs quality charter‐krav Linjerne for 2010 er tilbageskrevne vaeligrdier som ikke indgaringr i kravene Sorte punkter er for lyskilder med Ra lt 80 roslashde for 80 lt Ra lt 90 og groslashnne for Ra gt 90

Som det ses paring figuren er der umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem et produkts Ra‐indeks og dets

effektivitet imellem de her testede produkter I teorien burde det vaeligre saringdan at lyskilder med en lav Ra‐

vaeligrdi burde have en hoslashjere effektivitet end lyskilder med en hoslashj Ra‐vaeligrdi Naringr der snakkes om effektivitet

for LED produkter er det ikke bare for LED chippen i sig selv det afhaelignger af men det samlede LED

produkt Her er der flere faktorer der spiller ind naringr en hoslashj effektivitet skal opnarings Der i blandt hvor

effektiv optikken der er blevet anvendt til paeligren er Blot en lille mismatch imellem optik og LED chip kan

vaeligre udslagsgivende for at meget af lyset garing tabt grundet interne refleksioner Derudover er det et stort

problem for LED produkter hvis de ikke kan komme af med den varme de producerer Jo varmere en LED

er jo mindre lys udsender denne Ydermere har LEDernes temperatur en stor betydning for deres levetid

Hvis temperaturen bliver for hoslashj vil deres levetid blive drastisk nedsat Slutteligt kan naeligvnes elektronikken

i LED produktet Hvis denne er for ineffektiv eller bruger for meget effekt har det ogsaring en betydning for

LED produktets samlede effekt

Paring Figur 12 er lavet en oversigt over hvorledes egenskaberne for Ra‐indeks og effektivitet for de

retningsbestemte LED lyskilder lever op til EUrsquos quality charters krav Disse krav som skaeligrpes med aringrene

er indikeret ved de groslashnne omraringder hvor forskellige nuancer svarer til de forskellige aringr Her er det klart at

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 24: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

24

de LED lyskilder der er maringlt i 2010 og 2011 ikke lever op til de stillede krav til effektivitet En stor del lever

op til kravene om Ra‐indeks over 80

Figur 12 Sammenhaeligng imellem maringlt farvegengivelse ved Ra‐indeks og effektivitet for retningsbestemte LED lyskilderne De groslashnne

omraringder indikerer de krav der stilles i EUs Quality charter

Det amerikanske energiministerium (DOE) kom i 2010 med projekteringer for LED produkters effektivitet

som funktion af tid Som det kan ses i Figur 13 er effektiviteterne af LED produkterne ligesom med EUs‐

krav afhaeligngige af produktets farvegengivelsesindeks Jo lavere Ra‐indeks jo hoslashjere forventet effektivitet

Forventningerne tager ikke hoslashjde for om LED produktet er retningsbestemt eller ikke retningsbestemt

men giver alle samme effektivitetsforventning Det ses paring figuren at kun enkelte produkter lever op til de

forventninger som ministeriet har givet Hvis man sammenholder DOEs projekteringer med de generelle

projekteringer for effektiviteten for LED chips Figur 14 ses det at DOE forventer et tab i effektivitet paring ~45

fra LEDchip til produkt I denne beregning antages at det er en varmhvid diode der bliver anvendt da

disse typisk har hoslashjest Ra‐indeks og at Ra‐indekset ligger imellem 76 og 91 svarende til den blaring linje i Figur

13 og den orange i Figur 14 Det boslashr dog naeligvnes at effektivitetsforventningerne for LEDchips er baseret paring

maringlinger ved 25degC Det foslashlger naturligt heraf at der vil vaeligre et tab naringr LED chippen bliver bygget ind i et

produkt og operationstemperaturen bliver vaeligsentligt hoslashjere resulterende i et lavere lysudbytte

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 25: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

25

Figur 13 Department of energyrsquos projekteringer for effektiviteten for LED produkter

11

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 26: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

26

Figur 14 Effektivitetsudviklingen for LED komponenter

FarvekoordinaterampFarvetemperaturDe kromatiske (farve) egenskaber af lyskilderne er beregnet ud fra den maringlte spektralfordeling Deres

farvekoordinater efter CIE 1931 2o observer kan ses paring Figur 15 Paring figuren er indsat en raeligkke roslashde

firkanter som svarer til de graelignser der bliver betragtet som vaeligrende hvidt lys ifoslashlge en nordamerikansk

standard12 Hver roslashde firkant svarer til en farvetemperatur af lyset hvor den yderst til hoslashjre svarer til 2700

K og den yderst til venstre svarer til 6500 K De roslashde firkanter ligger omkring den sorte linje som er

hulrumsstraringlerkurven der viser farvekoordinaterne for lys fra en temperaturstraringler13 Stoslashrrelsen af de roslashde

firkanter er saringledes at afstanden til hulrumsstraringlerkurven er under 5410‐3 (regnet i et uv‐

farvekoordinatsystem) Farvekoordinaterne for lys fra en lyskilde skal saringledes ligge inden for en af de roslashde

firkanter og deres farvetemperatur specificeres herefter De lilla ellipser er tilsvarende omraringder som

benyttes til specificering af farvetemperaturomraringder for lyskilder EUacutes quality charter1 benytter et krav

der siger at lyskildernes farvekoordinater skal ligge inden for de tre lilla ellipser yderst til hoslashjre svarende til

hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre mod venstre Altsaring et krav om at lyskilderne skal vaeligre varmhvide

inden for 2700‐3500 K

For langt de fleste af de maringlte LED lyskilder ligger farvekoordinaterne i den varmhvide ende af skalaen Der

er dog en mindre gruppe af lyskilder med farvekoordinater i hhv 4500 K omraringdet og i det koldhvide

omraringde svarende til 6500 K Disse ligger uden for det omraringde som EUrsquo quality charter angiver Figur 16 viser

et forstoslashrret udsnit af Figur 15 med fokus paring det varmhvide omraringde Paring denne figur ses det at der er langt

flere lyskilder med hoslashj Ra‐indeks over 90 i 2700K omraringdet end i 3000 og 3500 K omraringdet Med nogle ganske

faring undtagelser ligger farvekoordinaterne for alle lyskilderne med Ra‐indeks imellem 80 og 90 (angivet med

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 27: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

27

roslashde prikker) inden for en af de tre lilla ellipser Det betyder at de lever op til de krav der stilles til

farvetemperatur i EUrsquos quality charter

Af de LED lyskilder der har et Ra‐indeks over 90 (groslashnne prikker) ligger de fleste i 2700 K omraringdet inden

for den tilsvarende lille ellipse Nogle ligger i 3000 K omraringdet og en del ligger under dette omraringde Det

betyder at det hvide lys fra disse lyskilder vil have et roslashdligt skaeligr Der er tilsvarende en del LED lyskilder

med Ra‐indeks under 80 (sorte prikker) som ligger over 3000 K omraringdet hvilket svarer til at det hvide lys

fra disse vil have et groslashnligt skaeligr Som naeligvnt ligger de fleste af de maringlte LED lyskilder i den varmhvide

ende af skalaen Dette svarer fint til den farvetemperatur som de traditionelle lyskilder som de skal ind og

erstatte har

Figur 15 Farvediagram (CIE 1931 2o observer) med (xy)‐kromatiske koordinater for de maringlte LED‐lyskilder De lilla ellipser er 7‐step MacAdam ellipser De roslashde firkanter er farvetemperatursomraringder paring LEDprodukter fra hoslashjre imod venstre 2700K 3000K 3500K 4000K 4500K 5000K 5700k og 6500K

12

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 28: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

28

Figur 16 Forstoslashrret omraringde af farvediagrammet i det varmhvide omraringde af CIE1931‐diagramet hvor stoslashrstedelen af de maringlte LED‐lyskilders farvekoordinater befinder sig De tre omraringder afgraelignset af hhv roslashde firkanter og lilla ellipser svarer til hhv 2700 K 3000 K og 3500 K fra hoslashjre

FarvegengivelseDet er ifoslashlge gaeligldende standard valgt at specificere LED lyskildernes farvegengivelsesegenskaber med det

saringkaldte Ra‐indeks13 Det er blevet vist at for nogle LED lyskilder giver det en daringrlig beskrivelse af

farvegengivelsesegenskaberne og er i modstrid med testpersoners praeligferencer Undersoslashgelserne her vil

ogsaring blive brugt til at evaluere mange af de nye farvegengivelsesparametre men det ligger uden for denne

rapport Alle de produkter som er testet i dette projekt er baseret paring hvide LEDer som er blaring LEDer der

via et fosforescerende lag omsaeligtter det blaring lys til hvidt lys For disse menes det at Ra‐indekset giver en god

beskrivelse og i nogle tilfaeliglde kan det vaeligre fordelagtigt at benytte sig af de specifikke Ra‐indeks for klare

farvede objekter Det er R9 R10 og R11 for hhv kraftig roslashde gule og groslashnne objekter

Ra‐indekset er et dimensionsloslashst tal der beskriver hvor godt en hvid lyskilde gengiver farver i forhold til en

referencelyskilde Som referencelyskilde bruges enten en hulrumsstraringler (temperaturstraringler) eller en fase af

dagslys Referencelyskilden skal have samme farvetemperatur som testlyskilden Udstraringlingen fra de

traditionelle lyskilder som gloslashdepaeligrer og halogenspots svarer til udstraringlingen fra en temperaturstraringler og

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 29: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

29

de har derved naeligsten per definition en ideel farvegengivelse givet ved et Ra‐indeks paring 99‐100 Normalt

anbefales det at en lyskilde skal have et Ra‐indeks paring 80 for at kunne blive anvendt til kontorbelysning14

og det er ogsaring det krav der indgaringr i EUrsquos quality charter1

Farvegengivelsen givet ved det generelle Ra‐indeks for de maringlte LED lyskilder ses inddelt i et

lagkagediagram i Figur 17 Her ses det at 19 af de maringlte lyskilder har et Ra‐indeks over 85 og godt og vel

halvdelen ligger med Ra‐indeks imellem 80 og 85 hvilket hoslashjst sandsynligt skyldes at produkterne bliver

fremstillet og importeret til at kunne leve op til kravene 23‐dele af alle produkterne har et Ra‐indeks paring

over 80 og lever op til kravene Den sidste 13‐del falder uden for kategori Disse vil kunne anvendes andre

steder hvor farvegengivelse ikke er af betydning

Figur 17 Farvegengivelse for maringlte lyskilder

Hvide LED lyskilder har ofte problemer med at gengive den kraftig roslashde farve som indgaringr i Ra‐

indeksberegningen som objekt nr 9 Det tilsvarende specifikke Ra‐indeks kaldes R9 og for dette performer

LED lyskilder typisk daringrligt I forbindelse med de mange maringlinger der er lavet i projektet har vi forsoslashgt at

finde en sammenhaeligng imellem R9 og det generelle Ra‐indeks for at kunne sige noget om hvor hoslashjt Ra‐

indekset generelt skulle vaeligre foslashrend at R9 havde en vis stoslashrrelse Resultatet af denne sammenhaeligngs‐

undersoslashgelse kan ses paring Figur 18 De roslashde punkter viser R9 som funktion af det generelle Ra‐indeks og det

ses at der eksisterer en tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng for de her maringlte LED lyskilder Ud fra de

maringlinger vi har foretaget ses det at man som tommelfingerregel kan sige at Ra‐indekset skal vaeligre over

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 30: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

30

75 foslashrend R9 garingr hen og bliver positiv Og end ikke dette er sikring nok da der stadigt var produkter med

negativ R9 paring trods af at Ra‐indekset var over 75 For at R9 skal vaeligre over 80 skal det generelle Ra‐indeks

vaeligre over 95 Dette viser at det er meget sjaeliglendt at R9 er saeligrligt hoslashjt naringr der kun anvendes hvide

dioder i LED‐belysningsprodukter Kun 4 af de maringlte LED produkter havde et Ra‐indeks over 95 Hvis man

til sammenligning kigger paring R10 og R11 (kraftig gul og groslashn) ses det at der ogsaring eksistere en

tilnaeligrmelsesvis lineaeligr sammenhaeligng imellem hhv R10 og R11 og det generelle RA‐indeks Ydermere ses

det at de ud fra de maringlinger vi har foretaget aldrig er negative Det groslashn‐gule omraringde er der hvor oslashjet er

mest foslashlsomt For at opnaring en hoslashj effektivitet for LEDs ville producenterne derved kunne optimere deres

lysudsendelse fra LEDerne til det omraringde Til sammenligning er oslashjet ikke saeligrligt foslashlsomt i det roslashde

spektralomraringde Dette kan vaeligre en af grundende til at R9 ofte er meget lav da der ikke er et oslashnske om at

ofre effektivitet for at opnaring en hoslashj farvegengivelse i det roslashde omraringde

Figur 19 er et forsoslashg paring en sammenkobling imellem Figur 13 og Figur 15 Her er Ra‐indeksinddelingerne

blevet fjernet og erstattet med en farveskala til hoslashjre i figuren og farvekoordinaterne er erstattet med

deres tilhoslashrende farvetemperatur Figuren viser at det ser ud til at der eksisterer foslashlgende sammenhaeligng

imellem farvetemperatur og Ra‐indeks jo lavere farvetemperatur jo hoslashjere RA‐indeks Grundet faring

maringlepunkter for farvetemperaturer over 3500K kan man dog ikke sige dette helt praeligcist Her boslashr flere

produkter med hoslashj farvetemperatur maringles Der eksistere dog umiddelbart ingen sammenhaeligng imellem Ra‐

indeks og effektivitet Dog har produkter med det laveste Ra‐indeks umiddelbart ogsaring en hoslashj effektivitet I

Ra‐indeksomraringdet 70‐97 varierer effektiviteten som funktion af Ra‐indekset dog ret meget Der findes

produkter med hoslashj RA‐indeks og hoslashj effektivitet ligesom der findes produkter med lavt Ra‐indeks og lav

effektivitet saring umiddelbart kan der ikke ses nogen sammenhaeligng der Der er ikke maringlt nogen produkter

med et Ra‐indeks over 97

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 31: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

31

Figur 18 Maringlte specifikke Ra‐indeks for R9 R10 og R11 som funktion af det generelle Ra‐indeks for de undersoslashgte LED lyskilder

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 32: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

32

Figur 19 Effektiviteten som funktion af farvetemperatur samt det generelle Ra‐indeks

LangtidstestEn af de vigtige og attraktive egenskaber for LED lyskilder er deres lange levetid Levetiden for et LED

produkt er oftest defineret til at vaeligre tiden hvor produktets lysstroslashm er aftaget til 70 (L70) af den

lysstroslashm produktet havde til at starte med Alternativt arbejdes der med L50 eller L80 svarende til hhv 50

og 80 af den initiale lysstroslashm I dette projekt har vi foretaget langtidstests paring 48 LED produkter for at

finde ud af hvordan de opfoslashrer sig henover tid Der er foretaget en test der svarer til den der anbefales af

IEC15 hvor lysstroslashm og farveegenskaber maringles over en operationstid paring 25 af den opgivne levetid men

maksimalt 6000 timer Lyskilderne er blevet maringlt ved 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 og 6000 timer

Da der er megen vigtig information at udlede fra denne test er det er valgt at fortsaeligtte langtidstesten og

der foretages loslashbende maringlinger De er saring efterfoslashlgende blevet maringlt igen efter 8700 10800 samt 11250

timer Produkterne blev fordelt ud paring 4 bakker med 12 paring hver bakke 3 af bakkerne med retningsbestemte

lyskilder og en enkelt med ikke retningsbestemte lyskilder Bakkerne er indsat i et racksystem hvor der er

fri luftstroslashmning omkring lyskilderne Resultaterne for hhv 0 500 og 1000 timers viser en meget stor

variation og aeligndring i lysstroslashm inden for de foslashrste 500 timers drift Derfor er det valgt at basere

langtidstestene paring 500 timers operation som nulpunkt for maringlingen

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 33: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

33

Resultatet af disse maringlinger kan ses paring Figur 20 Denne figur viser lysstroslashmmen normaliseret til 500 timer

som funktion af tid for de forskellige bakker Hvis man ser paring figuren ses det at produkternes relative

lysstroslashm er aftaget til 68‐97 i loslashbet af de 9000‐11250 timer de har vaeligret taeligndt Mange af LED

produkterne paringstarings at have en levetid imellem 25000 ndash 50000 timer Dette er langt fra tilfaeligldet for alle LED

produkterne Det ses ud fra figuren at mange allerede er meget taeligt paring L70 og et enkelt produkt ramte ved

allerede 9000 timers operation Derudover stoppede et enkelt produkt med at virke efter imellem 3000 og

5000 timers drift og to produkter omkring 7000 timers drift

Figur 20 Den maringlte lysstroslashm normaliseret til 500 timer som funktion af tid Figuren oslashverst til venstre 4 serier af produkter med 3 i hver Figuren oslashverst til hoslashjre 2 serier af produkter med 6 og 5 i hver Figuren nederst til venstre 1 serie af produkter med 5 2 serier med 4 og 3 enkelte produkter Figuren nederst til hoslashjre 12 forskellige produkter

I alt 8 serier har undergaringet langtidstests I Tabel 8 vises hvorledes farvetemperaturen og lysstroslashmmen har

aeligndret sig henover tid for disse 8 langtidstestsserier De 6 foslashrste serier er blevet testet hver tusinde time

(og en maringling ved 500 timer) I Serie 7 og 8 er maringlingen ved 4000 timer blevet erstattet med en 4700 timers

maringling i stedet Hvis der kigges paring farvetemperaturaeligndringen henover tid ses det at de forskellige serier

performer meget forskelligt I halvdelen aeligndres farvetemperaturen over tid ikke med mere end hvad oslashjet

kan opfatte og til de enkelte testtidspunkter er variationen i selve serien heller ikke stoslashrre end hvad oslashjet

kan opfatte Anderledes staringr det til med den anden halvdel Her aeligndres farvetemperaturen betydeligt og i

en enkelt af serierne helt op med 340 K hvilket er langt over det som oslashjet kan se (ved disse

farvetemperaturer ligger graelignsen for hvad oslashjet kan se taeligt paring 33 K) Ses der paring hvordan de serier hvis

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 34: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

34

farvetemperatur fejler over tid performer til de enkelte testtidspunkter er variationen imellem dem ogsaring

meget stor Nogle variere med 110 K i den enkelte serie til det specifikke testtidspunkt og andre med

mindre end hvad oslashjet kan opfange Man maring konkludere at med en rdquofejlraterdquo paring 50 henover tid at LED

produkterne ikke performer acceptabelt

Hvis man kigger paring lysstroslashmmen henover tid er billedet lidt et andet De fleste af produkternes lysstroslashm

aeligndres ikke synderligt henover tid naringr foslashrst de har opnaringet deres rdquostabilitetsniveaurdquo Hvor lang tid dette

tager varierer lidt fra serie til serie De fleste har opnaringet et stabilt niveau efter 500 timers braeligndetid

Herefter aeligndres lysstroslashmmen ikke meget henover tid Dog med mere end de 1 som mennesker kan

opfatte De fleste holder sig under 5 lysstroslashmsvariation Det samme goslashr sig gaeligldendej hvis der kigges paring

de enkelte testtidspunkter og lysstroslashmsvariationen internt i en serie Her varierer de fleste kun med

omkring 5 ‐10 Serie 4 6 og 7 traeligder dog meget udenfor For serie 4 gaeliglder at lysstroslashmmen baringde

henover tid men ogsaring til testtidspunkterne aeligndrer sig en hel del Isaeligr variationen internt i serien er meget

stor I serie 6 er variationen henover tid ikke saeligrligt slemt Her er det til de enkelte testtidspunkter at

variationen er stor I Serie 7 aftager lysstroslashmmen henover tid bekymrende meget Den opnaringr ikke rigtigt et

stabilt niveau og paring sigt kunne den godt garing hen og fejle Denne serie samt serie 4 er ogsaring de serier hvor

farvetemperaturen aeligndres meget

Tabel 8 Farvetemperaturen og lysstroslashmmen som funktion af tid for de forskellige serier af lyskilder der har vaeligret til langtidstest

Langtids Serie 1

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 11250

Farvetemperatur [K]

2839 plusmn 20

2838 plusmn 20

2848 plusmn 20

2846 plusmn 19

2840 plusmn 19

2845 plusmn 19

2838 plusmn 20

2810 plusmn 23

Lysstroslashm [lm] 224 plusmn 027

227 plusmn 088

230 plusmn 066

229 plusmn 098

221 plusmn 071

222 plusmn 13

217 plusmn 13

145 plusmn 120

Langtids Serie 2

Farvetemperatur [K]

3043 plusmn 17

3045 plusmn 11

3033 plusmn 12

3003 plusmn 24

2984 plusmn 24

2979 plusmn 25

2962 plusmn 13

2872 plusmn 20

Lysstroslashm [lm] 132 plusmn 3

128 plusmn 22

127 plusmn 37

129 plusmn 68

123 plusmn 36

124 plusmn 41

123 plusmn 57

115 plusmn 53

Langtids Serie 3

Farvetemperatur [K]

2784 plusmn 120

2781 plusmn 110

2794 plusmn 110

2796 plusmn 110

2774 plusmn 110

2810 plusmn 100

2881 plusmn 120

2748 plusmn 82

Lysstroslashm [lm] 176 plusmn 44

173 plusmn 57

178 plusmn 52

178 plusmn 41

172 plusmn 52

179 plusmn 47

180 plusmn 5

164 plusmn 59

Langtids Serie 4

Farvetemperatur [K]

2959 plusmn 49

2968 plusmn 42

3003 plusmn 36

3025 plusmn 36

3041 plusmn 34

3070 plusmn 38

3081 plusmn 40

3145 plusmn 47

Lysstroslashm [lm] 954 plusmn 20

973 plusmn 20

981 plusmn 20

988 plusmn 20

959 plusmn 19

969 plusmn 20

941 plusmn 20

779 plusmn 16

Langtids Serie 5

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 10800

Farvetemperatur [K]

2793 plusmn 22

‐ 2804 plusmn 23

2805 plusmn 23

2799 plusmn 22

2808 plusmn 22

2815 plusmn 24

2810 plusmn 24

Lysstroslashm [lm] 174 plusmn 32

‐ 175 plusmn 28

177 plusmn 31

170 plusmn 28

174 plusmn 25

171 plusmn 28

172 plusmn 34

Langtids Serie 6

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 35: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

35

Farvetemperatur [K]

2743 plusmn 5

‐ 2752 plusmn 54

2754 plusmn 62

2747 plusmn 53

2756 plusmn 54

2761 plusmn 57

2752 plusmn 54

Lysstroslashm [lm] 208 plusmn 28

‐ 209 plusmn 28

212 plusmn 27

203 plusmn 27

205 plusmn 27

202 plusmn 27

1994 plusmn 27

Langtids Serie 7

Tid [timer] 500 1000 2000 3000 4700 5000 6000 8700

Farvetemperatur [K]

2648 plusmn 15

2657 plusmn 12

2666 plusmn 12

2681 plusmn 13

2687 plusmn 13

2687 plusmn 13

‐ 2699 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 371 plusmn 15

371 plusmn 12

362 plusmn 12

364 plusmn 12

358 plusmn 11

360 plusmn 11

‐ 364 plusmn 39

Langtids Serie 8

Farvetemperatur [K]

3094 plusmn 228

3108 plusmn 241

3148 plusmn 317

3191 plusmn 385

3226 plusmn 463

3232 plusmn 47

‐ 3270 plusmn 48

Lysstroslashm [lm] 259 plusmn 10

252 plusmn 81

226 plusmn 12

216 plusmn 13

201 plusmn 16

200 plusmn 16

‐ 188 plusmn 15

Figur 21 Maringlte farvekoordinater for en af lyskilderne for hver af de forskellige langtidstestsserier som funktion af operationstid De groslashnne punkter viser lyskildens startkoordinater

Figur 21 er lavet for at undersoslashge stabiliteten af farvekoordinaterne for lyset fra LED lyskilderne over tid

Her ses en udvalgt lyskilde fra hver langtidstestsserie De groslashnne punkter viser startfarvekoordinaterne (500

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 36: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

36

timer) for hver af lyskilderne Hvert punkt efterfoslashlgende svarer til et af testtidspunkterne der kan ses i

Tabel 8 Serie 5 og 6 er meget stabile og deres koordinater bevaeligger sig naeligsten ikke naringr de har vaeligret

taeligndt i 6000 timer Derudover ses paring figuren at serie 1 og 8 der ellers bliver betragtet som vaeligrende

stabile serier hvis der alene kigges paring farvetemperaturen maringske ikke er saring stabile alligevel Deres

koordinater bevaeligger sig henover et forholdsvist stort omraringde i farvekoordinatsystemet naringr de har vaeligret

taeligndt et godt stykke tid Foslashlgende graelignse kan anvendes for at se om lyskilder er stabile naringr de bevaeligger

sig langs de isotermiske linjer16

∆ 00008 ∙ 21

Det ses altsaring at graelignsen for hvad mennesker kan opfatte er afhaeligngig af farvetemperaturen Jo hoslashjere

farvetemperatur jo stoslashrre bliver graelignsen Figur 22 viser denne graelignse for serie 1 og 8 Her ses det at serie

8 allerede overskrider denne graelignse efter en braeligndetid paring 2000 timer og at serie 1 overskrider denne

efter ca 4500 timer

Figur 22 Den kromatiske afstand fra startpunktet til slut for serie 1 og 8

Fra Figur 21 kan det ogsaring ses at seks af serierne bevaeligger sig fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere

farvetemperaturer Dette er en vigtig observation og skyldes at det fosforescerende materiale der er

anvendt til at lave dioden degraderes naringr dioderne bliver varme og dioderne derfor henover tid vil

begynde at udsende en stoslashrre del af deres lys i det lave boslashlgelaeligngde omraringde og mindre i det hoslashje To af

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 37: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

37

serierne bevaeligger sig dog ikke fra lave farvetemperaturer imod hoslashjere farvetemperaturer over tid Disse

holder farvetemperaturen nogenlunde konstant men bevaeligger sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven parallelt

med de isotermiske linjer Dette vil goslashre at dioden vil bevaeligge sig vaeligk fra hulrumsstraringlerkurven og op imod

det groslashnne omraringde i CIE1931 diagrammet

Hvis det antages at den farvetemperatur som LED produkter har til at starte med er den farvetemperatur

som de er designet til at have saring kan det siges at alle paring naeligr en enkelt holder sig inden for

tolerancefirkanterne der er sat for LED produkter for henholdsvis 2700 K og 3000 K efter 5‐6000 timer Saring

de vil stadigt kunne kaldes 2700 K eller 3000 K farvetemperatursprodukter Umiddelbart ser det dog ud

som om at endnu et produkt vil bevaeligge sig ud af den tolerancefirkant det startede i efter 6000 timers

braeligndetid Derudover foregaringr disse farvetemperaturs skift i en glidende overgang henover en lang periode

saring mennesker vil hoslashjst sandsynligt vende sig til farveskiftet og foslashrst opdage det den dag paeligren staringr og skal

skiftes ud eller et nyt produkt saeligttes op ved siden af Naringr det saring er sagt er det dog bekymrende hvis

paeligren skifter for meget i farvetemperatur henover tid da det godt kunne tyde paring at elektronikken eller

den termiske kontrol af dioderne ikke er helt i orden hvilket i vaeligrste tilfaeliglde kan foslashre til at produktets

levetid bliver staeligrkt forringet Saring jo mere stabilt et produkt er henover tid jo bedre

BrugerundersoslashgelseI loslashbet efteraringret 2012 blev der foretaget brugerundersoslashgelser paring Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg

Universitet Formaringlet med brugerundersoslashgelsen var at vurdere indflydelsen af R9 paring farveopfattelsen af

roslashde farver herunder hudfarver belyst af forskellige hvide LED‐lyskilder til raringdighed paring markedet i dag

Betydningen af hvide LEDers spektralsammensaeligtning for farvegengivelsen er under stor diskussion Ikke

mindst hvordan farveopfattelses kan maringles og beskrives17 I dag er CRI den anvendte standard og den

angives med en saringkaldt Ra‐vaeligrdi der er baseret paring et gennemsnit af 8 udvalgte farver og hvordan disse

farvers fremtoning afviger fra naringr de er belyst med en standard lyskilde af samme farvetemperatur Andre

saeligrlige farvegengivelsesindekser har dog betydning Herunder er isaeligr R9 vaeligsentlig da gengivelse af

maeligttet roslashd er vigtig for udseendet af hudtoner (Martinkauppi 20021819) Et studium af R9rsquos betydning

vurderedes derfor vaeligsentlig som udgangspunkt for brugerundersoslashgelsen

MetodeAf disse 266 lyskilder der blev testet for deres fotometriske og kolorimetriske egenskaber i projektet blev

otte spotlyskilder udvalgt til forsoslashget Syv af de udvalgte LED‐spots havde en sammenlignelig

farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og et Ra‐indeks paring 80 plusmn 2 og varierende R9 fra 3 til 27

Den ottende (en afvigende LED‐spot) blev inkluderet havende en CCT paring 2700K De maringlte kolorimetriske

egenskaber som CCT CRI R9 og Duv for de anvendte LED‐kilder er vist i Tabel 9

Et antal af 64 unge (lt38 aringr) testpersoner med normalt farvesyn deltog i vurderingen af LED kilderne

Forsoslashgsopstillingen bestod af fire identiske moslashrklagte rum (Figur 23) Hvert rum var opdelt i to adskilt af

sort Molton stof I hvert delomraringde blev et Munsell Farvekort (Macbeth ColorChecker) monteret paring en hvid

vaeligg belyst med en LED‐lyskilde LED lyskilden blev omhyggeligt placeret i en afstand fra Munsell

farvekortet resulterende i 115 lux paring farvekortet I hvert testrum vurderede forsoslashgspersonerne to LED

lyskilder op imod hinanden

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 38: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

38

Eksperimentet bestod af 16 sub‐test hvor de 8 kilder blev sammenlignet to og to Fire personer roterede

systematisk mellem rummene Hver person havde 5 minutter til at evaluere belysningen i hvert rum

Placeringen af LED‐lyskilderne blev aeligndret efter hver sub‐test‐runde Ved afslutningen var hver af LED‐

lyskilderne gruppe A blevet evalueret mod fire af de andre lyskilder gruppe B to gange (dvs i alt 8

forsoslashgspersoner per LED‐kilde evaluering)

Ved evalueringen blev forsoslashgspersonerne efter grundig instruktion bedt om at udfylde et sposlashrgeskema

om 1) Farvefremtoningen af Munsell farvekortet 2) Farven af lyset paring et hvidt papir 3) Evnen til at laeligse to

linjer tekst i lyset (Figur 24) 4) Udseendet af hudtoner paring egen haringnd og 5) i hvilken type rum de ville

placere lyskilden hvis de skulle vaeliglge

Tabel 9 Maringlte kolorimetriske egenskaber (CCT CRI R9 og Duv) af de otte LED‐kilder der anvendes i forsoslashgene Tabellen er inddelt i LED‐gruppe A og B som inddelt under evalueringen af LED‐kilderne Duv er inkluderet i tabellen og beskriver en lyskilders kromatiske afstand til Planck locus i CIE1960 farverummet Duv angiver om lyskilden kromatiske koordinater er placeret over Planck locus (+) eller under (‐)

LED-gruppe LED-spotkilde

CCT CRI R9 Duv (10-3)

A

A1 2988 796 170 32

A2 2704 828 173 086

A3 2965 798 216 -46

A4 2959 819 267 -56

B

B1 3056 788 30 19

B2 2950 813 96 -078

B3 2909 814 235 -16

B4 2939 812 255 -54

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 39: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

39

Figur 23 Skitse af forsoslashgsopstillingen i et rum

Figur 24 Billede af forsoslashgsperson der laeligser en tekst belyst med en af LED kilderne

ResultaterFor de udvalgte LED‐lyskilder forventes det at det saeligrlige farvegengivelsesindeks R9 har en udtalt effekt

paring udseendet af hudtoner Dette viste sig at vaeligre tilfaeligldet og resultaterne bliver praeligsenteret ved lsquoCIE

CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of lightrsquo i Paris d 15 og 16 april 201320 Evalueringen af

hvorvidt kilderne blev vurderet overvejende interessant eller kedeligt imod LED‐kildernes R9 vaeligrdi er vist i

nedestaringende figur (Figur 25)

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 40: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

40

Figur 25 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der vurderer lyset som vaeligrende interessant minus testpersoner der evaluerede lyset som vaeligrende kedelig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

En svag trend af at lyset fra LED‐kilder med en hoslashjere R9 vaeligrdi vurderes mere interessant (end kedelig) blev

fundet (Figur 25)

Figur 26 Figuren viser maeligngden af testpersoner for hver LED der evaluerede hudfarve udseende som vaeligrende naturlig minus testpersoner der evaluerer hudfarve udseende som vaeligrende unaturlig plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Der var ogsaring en positiv trend mht at hudfarvens naturlighed blev vurderet mere positiv ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 26) og en svag trend af at roslashde pigmenter er mere fremhaeligvet (end nedtonet) ved hoslashjere R9

vaeligrdier (Figur 27)

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 41: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

41

Figur 27 Figuren viser for hver LED‐kilde maeligngden af testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som fremhaeligvet minus testpersoner der evaluerede de roslashde pigmenter i deres haringnd som vaeligrende nedtonet plottet mod den tilsvarende R9 vaeligrdi De maksimale evalueringer (positive og negative) der indgaringr per LED er 64

Denne trend med mere fremhaeligvede roslashde pigmenter med hoslashjere R9 vaeligrdier blev understoslashttet af

evalueringer af 3 roslashde Munsell farveproslashver der blev vurderet mere fremhaeligvet naringr belysningen stammede

fra LED‐kilder med hoslashjere R9 vaeligrdier isaeligr ved en i forsoslashget tidlig evaluering Der blev i resultaterne af

testen fundet en tendens til at forsoslashgspersonerne adapterede sig til lyset saringdan at de roslashde farver ikke

fremtonede tydeligere sidst i evalueringsperioden (Dvs adaptionstid lt 5 minutter Figur 28)

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 42: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

42

Figur 28 Resultatet af den normaliserede sum af tre roslashde Munsell farvers fremtoning for hver LED‐kilde i forhold til det tilsvarende R9 Sposlashrgsmaringl blev stillet tidligt (1st) og sent (2nd) i undersoslashgelsen

KonklusionafbrugerundersoslashgelseEt forsoslashg blev udfoslashrt med henblik paring at analysere betydningen af R9 for kommercielt tilgaeligngelige hvide LED

lyskilder for den roslashde farveopfattelse og den kaukasiske huds udseende Den mest udtalte fundne

korrelation var mellem evalueringen af hudens udseende paring bagsiden af haringnden og R9 for de forskellige

LED‐lyskilder Vi fandt at hudfarven vurderes som vaeligrende mere naturlig med en oslashget R9 vaeligrdi Balancen

mellem negative og positive evalueringer viste sig at skifte med R9 vaeligrdier omkring 20 Dette blev fundet

for LED‐spots med en sammenlignelig farvetemperatur (CCT) paring mellem 2909 K og 3056 K og Ra vaeligrdi 80 plusmn

2 og varierende R9 fra 3 til 27

FormidlingDer er i loslashbet af projektperioden udfoslashrt et formidlingsarbejde for at skabe information omkring projektet

og de problemstillinger metoder og resultater som er fremkommet af projektet Herunder er listet de

forskellige formidlingstiltag

Carsten Dam‐Hansen rdquoLED positivliste projektrdquo Foredrag ved DTU Fotoniks LED konference rdquoKrav test og

energibesparelserrdquo 8 febr 2011 Ingenioslashrhuset Koslashbenhavn

Carsten Dam‐Hansen Anders Thorseth Dennis Corell og Peter Poulsen rdquoKvalitetstest af LED lyskilderrdquo

Artikel i branchetidsskriftet LYS nr 2 (2011)

Carsten Dam‐Hansen ldquoSpectroradiometry for LED characterizationrdquo Foredrag ved Dansk Optisk Selskabs

Spectroscopy Day September 30 2011 Roskilde Denmark

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 43: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

43

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 3rd Expert meeting September 6‐8 2011 Stockholm Sweden

Carsten Dam‐Hansen rdquoNyt LED system til udstillingsmontrerdquo Forum for energieffektivisering Hindsgavl

Middelfart November 16 2011

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 4th Expert meeting 5‐8 marts 2012 Tokyo Japan

Casper Kofod og Carsten Dam‐Hansen rdquoDanish work related to IEA SSL Annexrdquo foredrag ved IEA 4E SSL

Annex 5th Expert meeting 12‐14 september 2012 Beijing China

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLED lighting

qualityrdquo Abstrakt indsendt til konferencen Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dennis D Corell rdquoLED lighting qualityrdquo Foredrag ved Nordic Lighting Conference 2012 Oslo

Dam‐Hansen Carsten Corell Dennis Dan Thorseth Anders Poulsen Peter Behrensdorff ldquoLight quality

and efficiency of consumer grade solid state lighting productsrdquo SPIE Photonics West Green Photonics San

Francisco CA Foredrag holdt af Anders Thorseth Modtager Green Photonics Award for artiklen

rdquoHan kaster lys over LED‐junglenrdquo af Marianne Vang Ryde Artikel i DTU Avisen nr 2 pp 14‐15 (2013)

rdquoHjaeliglp at hente inden koslashb af LED‐paeligrerrdquo af Jesper Tornbjerg Artikel i Nyhedsbladet Dansk Energi nr 1

januar 2013

Efter lanceringen er LED‐Positivlisten blevet omtalt paring en raeligkke forskellige hjemmesider

httpwwwteknovationdkdefaultaspid=10000ampaid=17907ampsid=6

httpwwwelteknik‐onlinedkp=4077

httpwwwdanskenergidkAktueltArkiv2013Februar13_02_12Caspx

httpwwwnyhedsbladetdanskenergidkNyhederNyhed2aspx

httpwwwnoedkpageswebsideasparticleGuid=176694

httpwwwdanskenergidkAktueltArkivaspxFilterCategory=Belysning

httpvbnaaudkdaclippingshjaelp‐at‐hente‐inden‐koeb‐af‐ledpaerer(a03f3a74‐96cc‐46c4‐9816‐

76e97f728659)html

httpipaperipapercmsdkTEKNIQelectra2013electrafebruar2013Page=37

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light

Page 44: Slutrapport for LEDpositivliste. PSO 342035x You may not further distribute the material or use it for any profit -making activity or commercial gain x You may freely distribute the

44

Referencer 1 httprejrceceuropaeuenergyefficiencyLED_Quality_CharterPDFEU_LED_Quality_Charterpdf 2 httpwwwensdkoffentlig‐og‐erhvervvaerktoejerproduktlisterbelysningfind‐lysdiodepaerer20 25 marts 2013 3 httpwwwenergystargovindexcfmfuseaction=find_a_productshowProductGroupamppgw_code=LB 25 marts

2013 4 httpwwwlightingfactscom 25 marts 2013 5 httpwwwlightingfactscomcontentlabel 25 marts 2013 6 KOMMISSIONENS FORORDNING (EF) Nr 2442009 af 18 marts 2009 om gennemfoslashrelse af Europa‐Parlamentets og Raringdets direktiv 200532EF for saring vidt angaringr krav til miljoslashvenligt design af ikke‐retningsbestemte lyskilder i boliger httpeur‐lexeuropaeuLexUriServLexUriServdouri=OJL200907600030016DAPDF 25 marts 2013

7 IES LM‐79‐08 Electrical and Photometric Measurements of Solid‐State Lighting ProductsISBN 97808799522 8 IEA 4E SSL Annex Interlaboratory Comparison Test Method version 10 httpssliea‐4eorgfilesotherfiles00000051SSL_Annex_2013_IC_Test_Method_v10pdf 25 marts 2013

9 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 10 Color Science Concepts and Methods Quantitative Data and Formulae s569 Wyszecki amp Stiles 11 Energy Savings Potential of Solid‐State Lighting in General Illumination Applications 2010 to 2030 httpapps1eereenergygovbuildingspublicationspdfssslssl_energy‐savings‐report_10‐30pdf 25 marts 2013

12 ANSI_NEMA_ANSLG_c78377‐2008 (American National Standard C78377‐2008) 13 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources CIE 133‐1995 ISBN 978 3 900734 57 2

14 DS 7002005 Dansk Standard 6 udgave Kunstig belysning i arbejdslokaler 15 IECPAS 62612 Edition 10 2009‐06 Self‐ballasted LED‐lamps for general lighting services Performance requirements

16 Dynamic Lighting ndash Perception of luminous colour variation Karin Bieske and Christoph Schierz 17 Davis W amp Ohno Y (2010) Color quality scale Optical Engineering 49 033602 1ndash16 18 Martinkauppi B (2002) Face colour under varying illumination ‐ analysis and applications (PhD Thesis) Department

of Electrical and Information Engineering and Infotech University of Oulu ISBN 951‐42‐6788‐5 19 Angelopoulou E (2001) Understanding the color of human skin SPIE Proceedings Vol 4299 Human Vision and

Electronic Imaging VI (eds BE Rogowitz amp TN Pappas) pp 243ndash251 SPIE 20 Markvart J Iversen A Logadoacutettir Aacute Corell DD amp Thorseth A (2013) USER EVALUATION OF EIGHT LED LIGHT

SOURCES WITH DIFFERENT SPECIAL COLOUR RENDERING INDICES R9 CIE CENTENARY CONFERENCE Towards a new century of light