Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 5/2017 vyšlo tiskem
18. 9. 2017. V elektronické verzi na webu bude 18. 9. 2017.

Svítidla a světelné přístroje
MAYBE STYLE představuje LED designová svítidla německého výrobce Lightnet
TREVOS – nová svítidla pro průmysl i kanceláře
Kolik typů LED panelů vyrábí MODUS?
Inteligentní LED svítidlo RENO PROFI

Osvětlení interiérů
Světlo v bytovém interiéru – otázky a odpovědi

Aktuality

Soutěž o nejlepší realizovaný projekt KNX instalace Spolek KNX národní skupina České republiky, z. s. vyhlásil soutěž o nejlepší projekt…

Institut světelného designu vás zve na dvoudenní workshop PROSTOR – SCÉNA – SVĚTLO – BARVA

Výroční SIGNAL festival provede diváky po nových trasách i svou historií Festival světla SIGNAL divákům předvede 20 instalací od umělců z České republiky i…

Tradiční podzimní akce pro odborníky - seminář Interiéry 2017 Šestý ročník odborného semináře INTERIÉRY 2017 se koná ve čtvrtek 9. listopadu 2017 na…

Více aktualit

Existují plnohodnotné náhrady žárovek?

Ing. Jan Šumpich, Ing. Tomáš Novák, Ph.D.,
VŠB-TU Ostrava
 

1. Legislativa

 
V poslední době je stále více pozor­nosti věnováno problematice klasických žárovek, ukončení jejich výroby a hledá­ní kvalitních náhrad. Evropská unie vy­dala nařízení, podle kterého je omezena distribuce klasických žárovek pro domác­nosti. Důležitou roli hraje správné ozna­čování světelných zdrojů a jejich správné zařazování do energetických tříd. Vhod­nou náhradu za tepelné zdroje lze vybrat podle kvantitativních a kvalitativních pa­rametrů světelných zdrojů. Za ukončením výroby klasických žárovek stojí směrnice Evropského parlamentu a Rady 2005/32//ES ze 6. července 2005, o stanovení rám­ce pro určení požadavků na ekodesign energetických spotřebičů, která byla po­změněna směrnicí Evropského parlamen­tu a Rady 2008/28/ES z 11. března 2008. Ekodesignem se rozumí to, že navržený a realizovaný výrobek co nejvíce ome­zuje negativní vlivy na životní prostředí po celou dobu jeho života. Za samozřej­most se pokládá, že si inovovaný výrobek zachová, popř. zlepší funkční vlastnosti pro spotřebitele [1].
 
Jednou ze sledovaných kategorií jsou i nesměrové světelné zdroje, které jsou uve­deny v nařízení komise (ES) č. 244/2009 ze 18. března 2009, kterým se provádí směrnice Evropského parlamentu a Rady 2005/32/ES. Toto nařízení stanovuje postupné vyřazování standardních klasic­kých žárovek a halogenových žárovek, které spadají do energetických tříd horších než C, D atd. Harmonogram postupného vyřazování žárovek je znázorněn v tab. 1
 
Evropská komise navrhla do dvou let úplně přestat prodávat klasické žárovky. Důvodem je snaha snížit spotřebu elek­trické energie, a tím omezit produkci skle­níkových plynů. Toto nařízení platí pro všechny členské státy EU. Pro zrušení kla­sických žárovek hovoří i skutečnost, že je­jich obrovskou nevýhodou je nízký měrný výkon. Na světlo se totiž přemění asi 8 % energie, zbylých 92 % se přemění na teplo. Prodej žárovek však nezakazuje samotná legislativa, ale normy stanovující hodnoty účinnosti světelných zdrojů, které klasické a někdy ani halogenové žárovky nesplňují. Nezakazuje ani doprodej zásob, nebo do­konce i jejich používání v domácnostech. Zakazuje však uvedení těchto produktů na trh po stanoveném datu. Nařízení obsahuje i požadavky na kvalitativní parame­try světelných zdrojů a také na informace, které musí výrobce udávat na obalu výrob­ku nebo na volně přístupných stránkách internetu [1], [2].
 

2. Označování světelných zdrojů energetickými štítky

 
Podrobnosti o označování energe­tických spotřebičů energetickými štítky a o zpracování technické dokumentace upravuje vyhláška č. 442/2004. Podle vy­hlášky se povinnost označování týká elek­trických zdrojů světla napájených z elek­trické sítě, mezi které patří jak žárovky a kompaktní zářivky (s integrovaným předřadníkem), tak i zářivky pro domác­nosti, včetně lineárních a kompaktních zářivek s vnějším předřadníkem. Tato vy­hláška se nevztahuje na světelné zdroje se světelným tokem vyšším než 6 500 lm, svě­telné zdroje s příkonem nižším než 4 W, reflektorové žárovky a světelné zdroje pro použití s jinými zdroji energie (např. bateriemi).
 

2.1 Štítky a základní údaje

Energetické štítky musí obsahovat tyto čtyři základní údaje (obr. 1):
  • I. třída energetické účinnosti světelné­ho zdroje,
  • II. světelný tok světelného zdroje – je-li tento údaj jinde na obalu světelného zdroje, může být na štítku vypuštěn,
  • III. příkon světelného zdroje (ve wattech) – je-li tento údaj jinde na obalu svě­telného zdroje může být na štítku vy­puštěn,
  • IV. jmenovitá střední doba života svě­telného zdroje – je-li tento údaj jin­de na obalu světelného zdroje, může být na štítku vypuštěn.
Pro racionalizaci používání světelných zdrojů je velmi důležité určení třídy ener­getické účinnosti světelných zdrojů. Třída energetické účinnosti se vypočítává; vý­počty jsou uvedeny ve vyhlášce č. 442 [4] .
 

3. Kvalitativní a kvantitativní parametry žárovek

 
Pro hledání odpovídajících náhrad žá­rovek je nutné znát parametry světelných zdrojů, které určují jejich vlastnosti a které lze je rozdělit na kvantitativní a kvalitativní.
 
Do dvou kategorií kvantitativních pa­rametrů patří vyzařovaný světelný tok Φ (lm) a elektrický příkon P (W). Pro vzájemné porovnání světelných zdrojů je velmi důležitou veličinou měrný vý­kon η, který se u žárovek pohybuje mezi 9 a 14 lm·W–1 (např. pro obyčejnou žárov­ku 100 W udává výrobce Philips světelný tok 1 340 lm). Tyto parametry jsou důle­žité zejména pro uživatele a projektanty, kteří potřebují znát celkový příkon osvět­lovací soustavy.
 
Kvalitativní parametry žárovek jsou posuzovány podle doby jejich života, kte­rý je 1 000 h, podle indexu podání barev, který má hodnotu 100, a podle spektra, které je spojité (obr. 2). Jejich teplota chro­matičnosti je přibližně 2 700 až 2 900 K.Hodnoty odpovídají teplému odstínu, který tyto zdroje předurčuje použít v pro­storech, v nichž je preferována zraková pohoda před zrakovým výkonem (byty, společenské prostory).
 
Mezi důležité vlastnosti patří:
  • geometrické rozměry: u standardních žárovek od 15 do 100 W je průměr baň­ky 60 mm, celková délka 105 mm,
  • plnění převážně inertním plynem,
  • provozní napětí (120, 220, 230, 240 V),
  • možnost stmívat světelný tok (0 až 100 %),
  • široký interval přípustných provozních teplot,
  • okamžitý start bez blikání a téměř oka­mžité ustálení světelného toku po při­pojení napájecího napětí.
Zásadním nedostatkem všech žárovek je malý měrný výkon a jejich doba života, kte­rá je pouze 1 000 h. Z hlediska přeměny elek­trické energie na světelnou je většina žáro­vek zařazena do energetické třídy E [5], [6].
 

4. Srovnání světelných zdrojů a jejich parametrů s klasickou žárovkou

 
S rozvojem světelné techniky se obje­vují stále nové světelné zdroje využívající moderní principy generování světla, které ovlivňují současnou situaci na trhu svíti­del. S rychlým nástupem moderních polo­vodičových zdrojů se na místo teplotních a výbojových světelných zdrojů dostávají světelné zdroje na bázi LED.
 
V tab. 2 jsou porovnány příkony po­tenciálních náhrad klasické žárovky při obdobném světelném toku.
 
V tab. 3 a v tab. 4 jsou uvedeny naměře­né hodnoty a ty jsou následně porovnány s hodnotami udávanými výrobcem. Parametry byly měřeny na světelných zdrojích firmy Philips. Světelné zdroje byly vybrá­ny podle přibližně stejných světelných toků. Některé udávané a naměřené para­metry se mohou značně lišit, např. počet sepnutí, stmívání, doba života, ale i zařa­zení do energetické třídy. Je to způsobe­no konkrétním typem světelného zdroje.
 

4.1 Halogenové a klasické žárovky

Halogenové žárovky jsou zdokonale­ním klasické žárovky. Princip jejich funk­ce je podobný fungování klasické žárov­ky. V baňce jsou místo argonu nebo dusíku (dříve vakuum) plyny halogenu, které na­pomáhají zpětnému navrácení wolframu na vlákno. Teplota chromatičnosti je mírně vyšší – přibližně 3 000 K. Baňky pro náhra­du klasických žárovek se vyrábějí v klasic­kém tvaru baňky nebo ve tvaru svíčkovém se závity E27 a E14. Energetická třída od­povídající halogenovým žárovkám je C a D při dvojnásobné době života (T = 2 000 h) oproti klasické žárovce. Mezi hlavní nevý­hody patří vyšší cena, než je cena klasické žárovky. Za výhody lze považovat příkon o 25 až 30 % menší než u klasické žárovky. Měrný výkon halogenových náhrad žáro­vek je asi 12 až 18 lm·W–1. Možnosti úpl­ného stmívání, okamžitý start, velmi kva­litní podání barev Ra o hodnotě 100 jsou obdobné jako u standardní žárovky. Spek­trum klasické žárovky na obr. 2 se liší pře­vážně v oblasti modrého světla, které má u halogenových žárovek větší zastoupení. Jinak jsou spektra téměř totožná.
 

4.2 Kompaktní zářivky a klasické žárovky

Kompaktní zářivky byly vyvinuty jako náhrada klasických žárovek. Prin­cip funkce je stejný jako u lineárních zářivek. Lze je instalovat do svítidel se závitem E27 a E14. Do všech svítidel se však nevejdou pro své rozměry a imple­mentovaný předřadník. Lze ale vybírat z mnoha tvarů a provedení. Jejich znač­nou výhodou je o 60 až 80 % nižší spotře­ba energie oproti klasické žárovce, a pro­to jsou zařazovány do energetické třídy A. Jejich doba života je asi šest- až dva­cetkrát delší než život klasické žárovky, a to zhruba 6 000 až 15 000 h. Měrný vý­kon dosahuje hodnoty 50 až 80 lm·W–1, což je v porovnání se žárovkou také ně­kolikanásobně vyšší hodnota. Je mož­né vybírat i z různých barev světla. Nej­rozšířenější náhradní teplota chromatič­nosti je 2 700 K, která se nejvíce podobá klasické žárovce. Mezi hlavní nevýho­dy těchto zdrojů patří jejich pořizovací cena. Další nevýhodou je doba náběhu na plný světelný tok – řádově desítky sekund. Kompaktní zářivky standardně nelze stmívat. Velmi důležitá je i zmíně­ná teplotní závislost těchto zdrojů, tzn. že zejména při nízkých teplotách oko­lí velmi ostře klesá jejich světelný tok.
 

4.3 Indukční výbojky a klasické žárovky

Indukční výbojky patří mezi světel­né zdroje, které neobsahují žádná vlák­na ani elektrody. Princip fungování těchto výbojek je podobný jako u záři­vek. K jejím kladům patří dlouhá doba života v řádech desetitisíců hodin (neo­palují se elektrody), nízká teplotní zá­vislost, malý příkon (až o 80 % menší oproti žárovkám) a minimální pokles světelného toku během doby života. Patří do energetické třídy A. Měrný výkon je zhruba 70 až 90 lm·W–1. In­dukční výbojky mají dobré podání ba­rev Ra = 80 a více, okamžitý start bez blikání a nejsou závislé na počtu sepnu­tí. Jako náhrada žárovky jsou tyto svě­telné zdroje dostupné s paticemi E27 a E40 se zabudovaným předřadníkem. Teplota chromatičnosti je 2 700 K. Z to­hoto pohledu mají široké použití. Nej­větší jejich nevýhodou je vysoká cena a oproti ostatním alternativám ke kla­sické žárovce též rozměry.
 

4.4 LED a klasické žárovky

Světelné diody (LED) jsou světel­né zdroje založené na principu vzni­ku světla v P-N přechodu. Náhrady – kompaktní zdroje LED – jsou kom­patibilní se závity E27 a E14. Techni­ka kompaktních zdrojů LED, nazýva­ných také LED žárovky, je poměrně nová a zatím existuje pouze náhrada za žárovky do 60 W (problém s chlaze­ním). Měrný výkon LED náhrad žáro­vek neustále roste a v současné době je asi 40 až 60 lm·W–1. Výhodou je dlouhá doba života, a to v řádech desetitisíců hodin. Jsou velmi odolné proti mecha­nickým vlivům, neobsahují jedovaté lát­ky a náběh do plného světelného výko­nu je okamžitý. Hlavními nevýhodami jsou pořizovací cena, hmotnost a roz­měry vlivem integrovaného chladiče. Dalšími nepříznivými parametry jsou horší podání barev (Ra = 80), problém s překonáním hygienického minima pro trvalý pobyt osob, navíc jsou většinou chladné barvy [1], [3], [7].
 

Závěr

 
Díky Evropské unii, která postupně zakazuje prodej klasických žárovek, je třeba nalézt vhodný alternativní světel­ný zdroj. Vhodná náhrada světelných zdrojů pro domácnosti záleží na typu osvětlovaných prostor a v nich vykoná­vané činnosti. Pro prostory s častým spí­náním jsou nejvhodnější náhradou ha­logenové žárovky a LED zdroje s velmi rychlým náběhem světelného toku. Pro prostory s trvalým pobytem osob jsou vhodnou náhradou kompaktní zářivky a indukční výbojky. Dále je třeba brát ohled na to, jaké budou v daném pro­storu vykonávány činnosti. Podle toho je třeba vybírat vhodnou teplotu chromatičnosti a index podání barev dané­ho světelného zdroje. Stále nejvíce ob­líbenou náhradou za klasické žárovky jsou kompaktní zářivky. Do budoucna lze ovšem počítat s postupným nástu­pem používání diod LED, jejichž para­metry jsou stále zlepšovány.
 
Literatura:
[1] Energeticky úsporné osvětlování domácností: Praktické informace, rady a tipy. SEVEn, 2010, 1,s. 1–33.
[2] Klasické žárovky postupně skončí [online]. 2010 [cit. 2011-01-15]. Lepebydlet.cz. Dostupné z WWW: http://www.lepebydlet.cz/interier/osvetleni/klasicke-zarovky-postupne-skonci/.
[3] HABEL, J. – ŽÁK, P.: Vývojové tendence ve světelných zdrojích a svítidlech. In: Sborník Kurz osvětlovací techniky XXVIII, 2010, 12213132132, s. 26–34, ISBN 978-80-248-2307-2.
[4] Vyhláška č. 442 ze dne 8. července 2004: Ozna­čování spotřebičů energetickými štítky a zpraco­vání technické dokumentace. Sbírka zákonů, 2004, 146, s. 8446–8525.
[5] SOKANSKÝ, K. a kol.: Dominantní vlivy ovlivňující spotřebu elektrické energie osvětlova­cích soustav. Ostrava, 2007, 122 s.
[6] DVOŘÁČEK, V.: Světelné zdroje – obyčejné žárovky. Světlo, 2008, 4, s. 38–39.
[7] LVD Osvětlení – profesionální indukční svět­la [online]. 2010 [cit. 2011-01-15]. LVDo­svetleni.cz. Dostupné z www: http://www.lvdosvetleni.cz/Vybojky/Venus/.
[8] Ledsvetla [online]. 2011 [cit. 2011-01-15]. Žá­rovky v EU končí. Dostupné z www: http://www.ledsvetla.cz/clanky/6-Zarovky-v-EU-konci.
 
Obr. 1. Údaje energetic­kého štítku
Obr. 2.Spektrální složení záření obyčejné žárovky
Obr. 3. Spektrální složení záření kompaktní zářivky 8 W/827 s Ra větším než 80 a náhradní teplotou chro­matičnosti 2 700 K
Obr. 4. Spektrální složení záření LED 7 W/2 700 K
 
Tab. 1. Postupné vyřazování elektrických světelných zdrojů pro domácnosti [8]
Tab. 2. Přehled náhrad za klasickou žárovku z pohledu odpovídajícího světelného toku
Tab. 3. Porovnání naměřených a udávaných parametrů světelných zdrojů
Tab. 4. Porovnání naměřených a udávaných parametrů světelných zdrojů