Lamppujen hyötysuhde on kasvanut huomattavasti viime vuosina valkoisten LEDien käytön myötä arkkitehtonisen valaistuksen alalla. Jälleenmyyjät väittävät, että valotehokkuudessa on odotettavissa jättiläismäinen harppaus eteenpäin. Tällaisia väitteitä ei voi ottaa vakavasti. Mistä valotehokkuus riippuu ja kuinka tehokas valkoinen LED voi todellisuudessa olla?
Valmistajat ovat viime vuosina kilpailleet keskenään LED-tuotteidensa valotehokkuudesta. Huomiota ei kuitenkaan ole kiinnitetty ”valotehokkuuden” ja ”käyttöolosuhteiden” yhtenäisestä määritelmästä sopimiseen. Tulkinnat eivät useinkaan ole suunnittelijan kannalta ymmärrettäviä.
DIAL on määrittänyt matemaattisesti eri spektrien teoreettisen maksimivalotehokkuuden.
Valkoisten LEDien teoreettinen maksimivalotehokkuus
Ihmissilmän verkkokalvolla on noin 7 miljoonaa reseptoria: punainen, vihreä ja sininen reseptori. Näitä värin havaitsevia reseptoreita kutsutaan kävyiksi. Suurin osa niistä (noin 60 %) on kuitenkin vihreitä reseptoreita. Siksi ihminen havaitsee valon värin vihreä paljon kirkkaampana kuin punaisen ja sinisen, vaikka fyysinen säteilyteho on sama.
Kirkkauteen sopeutuneen ihmissilmän suurin suhteellinen spektriherkkyys on aallonpituudella 555 nm. Suurin ihmissilmän kokema kirkkauden tuntemus syntyy vihreällä valolla, jonka aallonpituus on 555 nm. Suurin valotehokkuus, joka voidaan teoreettisesti saavuttaa 555 nm:ssä, on yhteensä 683 lm/W. Asiantuntija viittaa tässä yhteydessä ”fotometriseen säteilyekvivalenttiin Km”. Käytännössä tätä arvoa ei kuitenkaan voida saavuttaa, sillä jos näin olisi, se tarkoittaisi, että 1 W fyysistä säteilytehoa voitaisiin muuttaa häviöttömästi näkyväksi valoksi.
Monokromaattinen vihreä valo ei tietenkään sovellu useimpiin valaistustarkoituksiin, vaikka se olisi tehokkainta. Suunnittelija käyttää mielellään valkoista valoa, jolla on eri värilämpötilat ja optimaalinen värintoiston laatu. Mutta pelkkä spektrijakauman ”täyttäminen” muilla aallonpituuksilla näkyvällä alueella (380-780 nm) johtaa teoreettisen maksimaalisen valotehokkuuden laskuun.
Siten valkoisten LEDien maksimaaliselle valotehokkuudelle ei ole olemassa mitään yksittäistä numeerista arvoa. Suurin valotehokkuus riippuu spektrijakaumasta.
Valotehokkuuden riippuvuus spektristä
Seuraavassa taulukossa on esitetty eri spektrien teoreettinen enimmäisvalotehokkuus, joka on määritetty matemaattisesti DIAL:
.