Mengapa perbandingan langsung lumen pencahayaan tradisional (natrium, merkuri, metal halida) dengan lumen katalog dari pencahayaan LED tidak dapat menghasilkan temuan yang akurat.
Jumlah lumens yang tercantum dalam katalog produk tidak dapat digunakan untuk membandingkan pencahayaan LED dengan pencahayaan konvensional karena jumlah lumens yang dilihat mata manusia bergantung pada jenis teknologi pencahayaan yang digunakan. Tiga hal menjelaskan hal ini:
1. Pencahayaan LED memberikan spektrum cahaya yang lebih luas daripada bola lampu tradisional, yang lebih terbatas.
2. Berbagai cara mata manusia merespons berbagai tingkat cahaya tidak diperhitungkan oleh metode biasa untuk menghitung nilai lumen.
3. Pengukuran lampu LED mencakup perlengkapan penuh dan sistem catu daya, sedangkan pengukuran fluks cahaya untuk lampu konvensional hanya mempertimbangkan sumber cahaya.
1. Pencahayaan LED memberikan spektrum cahaya yang lebih luas daripada bola lampu tradisional, yang lebih terbatas.
Pendekatan konvensional untuk memperkirakan daya cahaya keluaran lampu tidak memungkinkan pantulan cahaya dari objek. Namun nyatanya, bergantung pada warna permukaannya, benda memantulkan cahaya dengan cara yang berbeda. Misalnya, jika lampu kuning digunakan untuk menerangi benda hijau, seluruh berkas cahaya akan diserap oleh permukaan benda, sehingga benda itu tampak gelap. Ketika objek hijau dengan jenis iluminasi ini diletakkan di atas permukaan hitam, objek tersebut menjadi tidak terlihat sama sekali. Pada kenyataannya, sedikit efek yang berbeda dihasilkan dari pantulan cahaya dari benda sebenarnya. Misalnya, rumput tampak hijau tetapi sebenarnya mengandung berbagai pigmen (seperti klorofil, karotenoid, xanthophylls, dll), sehingga ketika disinari cahaya kuning, ia akan memantulkan sebagian sinar cahaya dan tampak abu-abu.
Karena lampu natrium yang digunakan untuk penerangan jalan memiliki spektrum cahaya yang terbatas, mereka perlu memberikan banyak cahaya untuk memastikan jarak pandang yang memadai. Mirip dengan spektrum matahari, pencahayaan LED memiliki jangkauan cahaya yang luas. Hasilnya, perbedaan warna objek menjadi lebih nyata, meningkatkan kontras, dan meningkatkan visibilitas di ruang tertentu. Oleh karena itu, pencahayaan LED menggunakan lumen yang jauh lebih sedikit sekaligus memberikan kejernihan optik yang lebih baik.
2. Berbagai cara mata manusia merespons berbagai tingkat cahaya tidak diperhitungkan oleh metode biasa untuk menghitung nilai lumen.
Batang dan kerucut adalah dua kategori utama fotoreseptor yang ditemukan di mata kita. Kerucut mampu melihat warna (kadang-kadang disebut sebagai "penglihatan fotopik"), peka terhadap cahaya terang, dan berfungsi normal di siang hari. Batang tetap menanggapi rangsangan cahaya dalam keadaan menantang (dengan sedikit cahaya). Ini disebut sebagai penglihatan scotopic (ketika seseorang merasakan lingkungan yang tidak berwarna karena kerucut yang mendeteksi warna tidak aktif selama penglihatan malam).
Hanya penglihatan fotopik yang diukur dengan fotometer yang digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya. Namun, dalam situasi dunia nyata, batang dan kerucut (juga dikenal sebagai "penglihatan mesopik") akan digunakan untuk memproses cahaya. Rasio S/P berguna dalam situasi ini karena memungkinkan konversi lumen konvensional menjadi lumen yang benar-benar terlihat oleh mata manusia.
Rasio rona biru-hijau muda ke hijau-kuning disebut S/P. Nilai rasio yang lebih besar dan peningkatan visibilitas dihasilkan oleh proporsi warna biru-hijau yang lebih besar. Sumber cahaya rasio S/P yang lebih tinggi meningkatkan penglihatan pada intensitas cahaya yang lebih rendah.
Tabel tersebut memberikan ilustrasi tentang cara mengubah lumen konvensional menjadi lumen yang benar-benar dapat dilihat oleh mata manusia. Karena efisiensinya yang meningkat secara substansial, pencahayaan LED menawarkan visibilitas yang ditingkatkan dengan menggunakan lebih sedikit energi.
3. Pengukuran lampu LED mencakup perlengkapan penuh dan sistem catu daya, sedangkan pengukuran fluks cahaya untuk lampu konvensional hanya mempertimbangkan sumber cahaya itu sendiri.
Pada suhu kamar, efisiensi lampu pelepasan natrium, merkuri, dan halida logam konvensional adalah satu-satunya faktor yang dipertimbangkan. Pengaruh soket tempat lampu dipasang tidak diperhitungkan dalam metode ini. Lampu natrium bertekanan tinggi dan beberapa jenis lampu LED mungkin sangat efisien (hingga 100 lumen per watt, misalnya). Namun, rasio efisiensi energi dengan sendirinya tidak mencerminkan jumlah cahaya sebenarnya yang sebenarnya disediakan oleh sumber cahaya untuk penggunaan tertentu.
Efisiensi pencahayaan harus dievaluasi dalam kaitannya dengan lampu di perlengkapannya. Alih-alih mengukur output lumen dengan cahaya, seseorang harus mengukur lumen yang mencapai tujuan akhir. Pengukuran efisiensi pencahayaan seperti itu tidak akan pernah cocok dengan lumen yang dihasilkan oleh sumber iluminasi. Hal-hal yang berdampak pada iluminasi yang dipasang pada fixture inilah yang menyebabkan efisiensi kurang baik:
Lampu tradisional memancarkan cahaya ke segala arah, yang dikenal sebagai cahaya yang terperangkap. Sumber pencahayaan ini membutuhkan cermin yang cukup di dalam soket yang dibuat untuk memantulkan cahaya sebanyak mungkin dan memfokuskannya pada target yang dituju. Namun, semua berkas cahaya tidak dapat dialihkan secara efisien.
- Lensa pelindung: Luminer biasanya menonjolkan lensa yang, selain melayani tujuan perlindungan, juga membantu memfokuskan berkas cahaya pada target yang dituju. Sebagian keluaran cahaya hilang karena bahan yang digunakan untuk membuat lensa tidak memiliki permeabilitas cahaya 100 persen.
- Suhu Pengoperasian - Dalam kasus fluktuasi suhu, kinerja beberapa sumber cahaya menurun. Pada 25 derajat, efisiensi sumber diukur. Namun, khususnya untuk penerangan jalan, suhu pengoperasian sebenarnya sangat berbeda dengan suhu pengujian.
Sumber Daya: Sebagian besar sumber cahaya menampilkan catu daya yang dapat mengubah voltase input ke voltase spesifik lampu. Kerusakan catu daya dapat bervariasi dari 5 persen hingga 25 persen.
Elemen lebih lanjut yang memengaruhi performa akhir pencahayaan dan sangat penting untuk membandingkan pencahayaan LED dengan pencahayaan konvensional adalah penurunan performa dari waktu ke waktu. Sumber pencahayaan tradisional, terutama lampu halida logam, dicirikan oleh penurunan kinerja yang cukup besar bahkan setelah penggunaan singkat:
Masa pakai lampu sodium bertekanan tinggi adalah 24 000 jam, namun kehilangan lebih dari 30 persen efisiensi aslinya. Lampu halida logam memiliki masa pakai 6,000–15,000 jam dan kehilangan efisiensi hingga 50 persen . Dengan masa pakai 50 000–100 000 jam, pencahayaan LED mengalami penurunan produktivitas sebesar 30 persen setelah 50 000 jam penggunaan.
Perbandingan yang disebutkan di atas menunjukkan dengan tegas bahwa pencahayaan LED memberikan kinerja yang unggul dalam jangka waktu yang jauh lebih lama daripada sumber pencahayaan tradisional, memungkinkan seseorang menunda kebutuhan untuk mengganti atau memperbaiki pencahayaan.
Studi kasus: Di negara bagian Wisconsin di Amerika Serikat, lampu natrium bertekanan tinggi yang digunakan di tempat parkir sekolah diganti dengan bola lampu LED yang menghasilkan 8040 lumen. Pencahayaan sebelumnya memberikan 19 000 lumen. Meskipun area tersebut diterangi dengan lebih sedikit lumen setelah peningkatan pencahayaan, pelanggan tempat parkir mengatakan bahwa area tersebut memiliki penerangan yang jauh lebih baik.
Dibandingkan dengan area yang diterangi oleh lampu sodium bertekanan tinggi (19 000 lumens), sisi kiri tempat parkir memiliki pencahayaan LED (8040 lumens), yang menawarkan visibilitas superior.
