Co je měrný výkon?
Měrný výkon svítidla udává, kolik světelného toku získáme z jednoho wattu elektrického příkonu. Vyjadřuje se v jednotce lumen na watt – lm/W a používá se k porovnání energetické efektivity světelných zdrojů a svítidel.
Pokud například LED svítidlo vyzařuje světelný tok 3 000 lm a jeho příkon je 25 W, jeho měrný výkon je 120 lm/W. Čím vyšší hodnota, tím více viditelného světla svítidlo při stejném elektrickém příkonu poskytne.
Co je měrný výkon?
Měrný výkon, přesněji měrný světelný výkon, popisuje vztah mezi množstvím vyzařovaného viditelného světla a elektrickým příkonem potřebným k jeho vytvoření.
V technických údajích se často setkáte také s označením světelná účinnost. V angličtině se používá termín luminous efficacy.
Měrný výkon odpovídá na jednoduchou otázku:
Kolik lumenů světla získáme z jednoho wattu příkonu?
Vyšší hodnota lm/W znamená, že světelný zdroj nebo svítidlo potřebuje pro vytvoření stejného světelného toku méně elektrické energie.
Jak se měrný výkon vypočítá?
Výpočet je velmi jednoduchý. Potřebujeme znát světelný tok v lumenech a elektrický příkon ve wattech.
η = Φ / P
lm/W = světelný tok (lm) / příkon (W)
Φ = světelný tok, P = elektrický příkon
Pokud má například svítidlo:
- světelný tok 3 000 lm,
- příkon 25 W,
pak jeho měrný výkon vypočítáme:
3 000 lm / 25 W = 120 lm/W
Svítidlo tedy vytvoří přibližně 120 lumenů světelného toku na každý watt elektrického příkonu.
Co znamená například 120 lm/W?
Význam měrného výkonu nejlépe ukáže porovnání dvou svítidel se stejným světelným tokem.
Svítidlo A – 100 lm/W
Světelný tok: 1 000 lm
Potřebný příkon: 10 W
Svítidlo B – 130 lm/W
Světelný tok: 1 000 lm
Potřebný příkon: přibližně 7,7 W
Obě svítidla poskytují stejný světelný tok 1 000 lm. Druhé ale potřebuje k jeho vytvoření přibližně o 23 % nižší příkon.
Stejné lumeny + vyšší lm/W = nižší příkon
Stejný příkon + vyšší lm/W = více lumenů
Jaký měrný výkon mají různé světelné zdroje?
Různé technologie vytvářejí viditelné světlo s výrazně rozdílným měrným výkonem. Proto bylo možné přechodem od klasických žárovek k LED zásadně snížit spotřebu elektrické energie při zachování stejného množství světla.
Různé technologie potřebují k vytvoření podobného množství světla rozdílný elektrický příkon.
Zdroj: Benkonon / Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0.
Orientačně se můžeme setkat například s těmito hodnotami:
Klasická žárovka
přibližně 10–17 lm/W
Halogenová žárovka
přibližně 10–25 lm/W
Kompaktní zářivka
přibližně 50–70 lm/W
Lineární zářivka
přibližně 70–100 lm/W
Metalhalogenidová výbojka
přibližně 70–110 lm/W
Vysokotlaká sodíková výbojka
přibližně 80–150 lm/W
Moderní LED světelný zdroj nebo svítidlo
běžně přibližně 80–160 lm/W, u vysoce účinných LED komponent i více
Hodnoty jsou pouze orientační. Záleží na konkrétní konstrukci, barevné teplotě, CRI, pracovním proudu, teplotě a také na tom, zda porovnáváme samotný světelný zdroj, LED modul nebo celé svítidlo.
Měrný výkon není procentuální účinnost
Tady je důležité rozlišit dva podobně znějící pojmy.
Měrný výkon v lm/W není obyčejný poměr vstupní a výstupní energie. Lumen totiž není jednotkou energie ani výkonu. Je to fotometrická jednotka, která zohledňuje citlivost lidského zraku na jednotlivé vlnové délky.
Elektrická účinnost LED driveru
Porovnává elektrický výkon na výstupu driveru s elektrickým příkonem na jeho vstupu a lze ji vyjádřit v procentech.
Měrný výkon svítidla
Porovnává výsledný světelný tok v lumenech s elektrickým příkonem ve wattech a vyjadřuje se v lm/W.
Proto například hodnota 120 lm/W neznamená, že má svítidlo „účinnost 120 %“.
Proč záleží na citlivosti lidského oka?
Lumen je jednotka založená na tom, jak různé vlnové délky vnímá lidský zrak. Stejný fyzikální zářivý výkon proto nemusí vytvořit stejný počet lumenů, pokud má světlo jiné spektrální složení.
Při fotopickém, tedy denním vidění, je lidské oko nejcitlivější v zelenožluté části spektra kolem 555 nm. Směrem k modré a hluboké červené citlivost klesá.
Křivky spektrální citlivosti lidského zraku. Při fotopickém vidění leží maximum přibližně v oblasti 555 nm.
Zdroj: Dicklyon / Innesw / Wikimedia Commons, CC0.
To je také důvod, proč nelze lm/W chápat pouze jako údaj o tom, kolik fyzikální energie se změnilo na optické záření. Měrný výkon současně zohledňuje spektrum světla a citlivost lidského oka.
Co znamená hranice 683 lm/W?
V souvislosti s měrným výkonem se někdy uvádí hodnota 683 lm/W. Tu je ale potřeba správně chápat.
683 lm/W při přibližně 555 nm
Tato hodnota se vztahuje k monochromatickému záření v oblasti maximální citlivosti fotopického zraku. Nejde o běžnou hranici, ke které by se mělo přibližovat bílé LED svítidlo.
Bílé světlo musí obsahovat širší spektrum vlnových délek. Některé z nich lidské oko vnímá méně citlivě než zelenožlutou oblast, a proto je jeho teoreticky dosažitelný měrný světelný výkon nižší.
683 lm/W není cíl pro bílé LED svítidlo
Je to fotometrická referenční hodnota pro monochromatické záření v oblasti maximální citlivosti lidského oka. Kvalitní bílé světlo potřebuje širší spektrum.
LED čip versus celé svítidlo
Při porovnávání technických údajů je důležité zjistit, čeho se uváděná hodnota lm/W týká.
Výrobce LED může například uvádět velmi vysoký měrný výkon samotného LED čipu. To ale neznamená, že stejné hodnoty dosáhne celé svítidlo.
Mezi elektrickou sítí a světlem vycházejícím z hotového svítidla se nachází několik dalších částí:
elektrická síť
↓
LED driver
↓
LED modul a LED čipy
↓
optické části a difuzor
↓
výsledný světelný tok svítidla
Pokud chceme porovnávat hotová svítidla, měli bychom proto porovnávat výsledný světelný tok celého svítidla s jeho celkovým příkonem.
Hodnota samotného LED čipu může být zajímavá z technického hlediska, ale zákazník používá celé svítidlo včetně LED driveru, LED modulu, chlazení a optických částí.
Co snižuje měrný výkon svítidla?
Rozdíl mezi laboratorním údajem LED čipu a výsledným lm/W celého svítidla má několik příčin.
- LED driver – při převodu elektrické energie vznikají ztráty.
- Pracovní proud LED – LED nemusí mít stejnou účinnost při každém proudu.
- Teplota – vyšší teplota LED obvykle ovlivňuje světelný tok i účinnost.
- LED modul – výsledné vlastnosti závisí na konstrukci desky a pracovních podmínkách čipů.
- Difuzor – část světla absorbuje nebo odráží uvnitř svítidla.
- Optika a konstrukce – čočky, reflektory, kryty a další části mohou vytvářet další optické ztráty.
Tyto „ztráty“ přitom nejsou vždy zbytečné. Například kvalitní difuzor sice část světla pohltí, ale zároveň odstraní ostré LED body, sjednotí svítící plochu a zvýší vizuální komfort.
Proč nejvyšší lm/W není vždy nejlepší?
Z hlediska spotřeby elektrické energie je vyšší měrný výkon výhodný. Není ale jediným parametrem kvality světla.
Při návrhu LED je potřeba hledat kompromis mezi několika vlastnostmi:
- měrným výkonem v lm/W,
- indexem podání barev CRI,
- barevnou teplotou,
- kvalitou spektra,
- oslněním,
- rozložením světla,
- pracovní teplotou LED,
- a dlouhou životností.
Například LED s velmi vysokým CRI potřebuje kvalitní a širší spektrum. Část světla přitom leží také v oblastech, kde je lidské oko méně citlivé, a proto může mít taková LED nižší počet lm/W než světelný zdroj optimalizovaný především na maximální světelný tok.
Vyšší lm/W je dobré. Nejvyšší lm/W za každou cenu ale není cílem.
Dobré svítidlo musí spojovat energetickou efektivitu s kvalitním podáním barev, příjemným spektrem, rozumným oslněním a dlouhou životností.
Podrobněji rozdíl mezi příkonem, výkonem a měrným výkonem vysvětlujeme také v článku Příkon a světelná účinnost LED: W, lm a lm/W.
Měrný výkon svítidel lampax
U svítidel lampax uvádíme měrný výkon hotového svítidla, tedy poměr výsledného světelného toku svítidla k jeho elektrickému příkonu.
Například současné varianty:
Rozdílná hodnota lm/W sama o sobě neříká, že je jedno svítidlo „lepší“ než druhé. Konstrukce jednotlivých řad se liší velikostí, optikou, difuzorem, rozložením světla i dalšími vlastnostmi.
U svítidel BLOKK a TURNN lze navíc pomocí DIP přepínače nastavit několik pracovních stupňů. Změní se tím příkon i výsledný světelný tok podle potřeby konkrétní místnosti. Princip popisujeme v článku Nastavení výkonu svítidla pomocí DIP přepínače.
Často se ptáte
Co je měrný výkon jednoduše?
Měrný výkon říká, kolik lumenů světelného toku získáme z jednoho wattu elektrického příkonu. Udává se v lm/W.
Jak se měrný výkon vypočítá?
Světelný tok v lumenech vydělíme příkonem ve wattech. Například 3 000 lm / 25 W = 120 lm/W.
Co znamená 100 lm/W?
Znamená to, že světelný zdroj nebo svítidlo vytvoří přibližně 100 lumenů světelného toku na každý watt příkonu.
Je vyšší měrný výkon vždy lepší?
Z hlediska energetické efektivity ano. Při výběru svítidla je ale potřeba sledovat také CRI, barevnou teplotu, rozložení světla, oslnění a životnost. Nejvyšší lm/W samo o sobě nezaručuje nejlepší světlo.
Je 120 lm/W účinnost 120 %?
Ne. Lumen není jednotkou energie. Hodnota lm/W je fotometrický měrný výkon založený také na citlivosti lidského oka, nikoli procentuální energetická účinnost.
Jaký měrný výkon má LED?
Záleží na konkrétní LED, barevné teplotě, CRI a pracovních podmínkách. Hotová moderní LED svítidla se mohou běžně pohybovat přibližně v oblasti 80–160 lm/W, zatímco samotné vysoce účinné LED komponenty mohou dosahovat vyšších hodnot.
Proč má LED čip vyšší lm/W než celé svítidlo?
U hotového svítidla se projeví také ztráty v LED driveru, pracovní teplota, konstrukce LED modulu, difuzor a další optické části.
Co znamená 683 lm/W?
Jde o referenční měrný světelný výkon monochromatického záření v oblasti přibližně 555 nm, kde je lidské oko při fotopickém vidění nejcitlivější. Není to běžná cílová hodnota pro bílé LED svítidlo.
Je měrný výkon totéž co příkon?
Ne. Příkon se udává ve wattech a říká, kolik elektrického výkonu svítidlo odebírá. Měrný výkon v lm/W říká, jaký světelný tok z tohoto příkonu získáme.
Podle čeho mám porovnávat dvě LED svítidla?
Sledujte především potřebný světelný tok, příkon a měrný výkon. Současně porovnejte také kvalitu světla – zejména CRI, barevnou teplotu, rozložení světla, oslnění a životnost komponentů.