Redzamā gaisma ir pavisam neliela elektromagnētisko viļņu spektra daļa ar viļņu garumu robežās no 380 līdz 750 nm. Tas ir vienīgais spektra diapazons, ko cilvēks spēj uztvert ar aci. Apgaismojuma avotus iedala divās daļās – dabīgie un mākslīgie.

Dabīgās gaismas avots ir Saule, un tās radītā gaisma aptver visas redzamās gaismas spektra krāsas. Savukārt mākslīgo gaismu izstaro cilvēku radīti apgaismojuma avoti, un to uzdevums ir izgaismot vietas, kur saules gaisma nespēj nodrošināt nepieciešamo apgaismojuma līmeni. Mākslīgā apgaismojuma kvalitāte ir tieši saistīta ar tā atbilstību saules radītajai gaismai – tās krāsu spektram un izšķirtspējai.

Kas ir LED?

LED ir akronīms nosaukumam light emiting diode jeb gaismu emitējoša diode. Šī diode ir pusvadītājs, kas izstaro gaismu, kad tam pievada elektriskus impulsus. Šo parādību sauc par elektroluminiscenci. LED sastāv no divām daļām, no kurām viena ir ar elektronu pārpalikumu, savukārt otra – ar elektronu trūkumu. Gaisma rodas, elektroniem starp šīm divām daļām pārvietojoties un cenšoties rast līdzsvaru. Jāņem vērā, ka LED darbībai nepieciešams līdzspriegums, tādēļ tiek lietoti balasti jeb „draiveri” (angļu val. – driver), kas pievadīto maiņstrāvu pārveido diodes darbībai nepieciešamajā līdzstrāvā.

Apgaismojuma energoefektivitāte

Primārie LED gaismekļu kvalitātes kritēriji ir to energoefektivitāte un ilgmūžīgums. LED gaismekļu efektivitāti nav iespējams noteikt pēc atdotās gaismas daudzuma, jo LED moduļiem šis nav standartizēts lielums kā tas ir, piemēram, tradicionālajām luminiscences vai gāzizlādes spuldzēm. Viss gaismeklis – diodes un elektriskais balasts, bez kura nav iespējams iztikt, – tiek vērtēts kopā, un vienīgais mainīgais parametrs pie 100 % gaismas atdeves ir nepieciešamā jauda. Līdz ar to LED gaismekļu efektivitāti nosaka attiecība starp atdotās gaismas daudzumu lūmenos (lm) pret nepieciešamo jaudu vatos (W), ieskaitot arī gaismekļa balastu jeb lm/W. Augstas kvalitātes gaismekļa efektivitāte ir ap 150 lm/W.

Darba mūžs

LED gaismekļu darba mūžu norāda, izmantojot apzīmējumus L_XB_Y vai L_XC_Y, kur L procentuāli norāda gaismekļa izstarotās gaismas plūsmas samazinājumu pēc ražotāja norādītā darba mūža, biežāk sastopams L₇₀, L₈₀ un L₉₀. Tālāk tas tiek kombinēts ar B₁₀ vai B₅₀, kas procentuāli apraksta diožu skaitu, kuras pēc ražotāja norādītā kalpošanas laika beigām izdegs vai izstaros mazāku gaismas daudzumu, nekā norādīts pie L vērtības. Ja norādīta C vērtība, tad tā procentuāli raksturo diožu skaitu, kas pilnībā pārstās darboties pēc noteiktā darba mūža. Piemēram, ja gaismekļa norādītais darba mūžs ir L₈₀B₁₀ 50 000 h, tas nozīmē, ka pēc 50 000 darba stundām vismaz 90 % diožu gaismas kritums būs 80 % no nominālā. Ja norādīts L₇₀C₃₀ 10 000 h, tad pēc 10 000 darba stundām 70 % diožu gaismas kritums būs vismaz 70 % no nominālā, bet 30 % diožu pilnībā pārstās izstarot gaismu.

Apgaismojuma kvalitāte

Energoefektivitāte un darba mūžs ir būtiski LED gaismekļu tehniskie parametri, taču ļoti nozīmīgi ir arī parametri, kas raksturo izstarotās gaismas kvalitāti. LED apgaismojuma kvalitāti ietekmē vairāki faktori – gaismas krāsas temperatūra, tās noturība un atveidošanas spēja.

Krāsas temperatūra

Gaismas krāsas temperatūru mēra Kelvina grādos (K). Sākotnēji Kelvinos noteica sakarsuša ķermeņa krāsu, un spuldzēm ar kvēldiegu to bija vienkārši izmērīt, jo reālā temperatūra atbilda gaismas krāsas temperatūrai. Gaismekļiem bez kvēldiega, šajā gadījumā LED, gaismas krāsas temperatūra jeb  correlated colour temperature (CCT) tiek aprēķināta. Atšķirīgiem ražotājiem šī aprēķinātā temperatūra var atšķirties, pat ja tā uzdota ar vienādu vērtību Kelvina grādos. Papildus šai vērtībai ražotājam būtu arī jānorāda, cik liela gaismas krāsas temperatūras nobīde ir iespējama pie vienādām Kelvinu vērtībām.  

Šo nobīdi sauc par krāsu temperatūras standartnovirzi jeb Standard Deviation of Colour Matching (SDCM), un, vadoties pēc CIE 1964 standarta, to mēra ar MacAdam elipsēm. MacAdam sistēma radīta ASV, un tā vērtē krāsas noturību skalā no 0 līdz 10. Robežās no 1 līdz 3 ar „neapbruņotu” aci faktiski nav iespējams redzēt atšķirības, taču, vērtībai palielinoties, var rasties acīmredzama un negatīva ietekme uz apgaismotajām virsmām un objektiem. Attēlā ir uzskatāmi redzams, ka, palielinoties SDCM vērtībai, palielinās arī gaismas krāsas temperatūras atšķirība. Tādēļ dažādām vietām ir noteikts maksimālais pieļaujamais SDCM, piemēram, muzejos un mākslas galerijās tas nedrīkst pārsniegt 2 SDCM, savukārt skolās, ofisos, slimnīcās – ne vairāk kā  3 SDCM.

Krāsu atveides indekss

Vēl viens būtisks parametrs apgaismojuma kvalitātē ir krāsu atveides indekss jeb colour rendering index (CRI). Tas raksturo krāsu atveidi gaismekļa izstarotajā gaismā salīdzinājumā ar tām pašām krāsām dienasgaismā. Starptautiski šo parametru apzīmē ar Ra, un to izsaka robežās no 1 līdz 100, kur 100 atbilst dabīgai saules gaismai. Atkarībā no izvēlētā LED gaismekļa kvalitātes šī vērtība svārstās no 60 līdz 95. Bieži vien gaismekļi ar paaugstinātu Ra vērtību izstaro samazinātu gaismas daudzumu. Tāpat arī standartos ir noteikts, ka iekštelpu apgaimojuma CRI vērtībai jābūt ne zemākai par 80, savukārt ielas un teritoriju apgaismojumam pieļaujamas arī zemākas vērtības.

Fotobioloģiskā drošība

Būtiski ir ņemt vērā arī gaismas ietekmi uz lietotāju jeb vērotāju, tādēļ jāpievērš uzmanība fotobioloģiskai drošībai. Fotobioloģija ir optiskās radiācijas pētīšana, kas definēta kā elektromagnētiskā radiācija no ultravioletajiem (UV) līdz infrasarkanajiem (IR) stariem. Ir izdoti standarti, kuros LED apgaismojuma bīstamība klasificēta riska grupās. Cilvēka acīm un ādai bīstamība no radītā apgaismojuma palielinās atkarībā no gaismā pavadītā laika un no tās krāsas temperatūras – jo gaismas krāsa ir „aukstāka” jeb zilganāka, jo lielāku kaitējumu tā var nodarīt.

Raksts tapis sadarbībā ar Baltik Elektro.