Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 6/2016 vyšlo tiskem
5. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 5. 1. 2017.

Osvětlení interiérů
Seminář Interiéry 2016 – páté výročí
Součinnost bytového interiéru a osvětlení 

Normy, předpisy a doporučení
Nové normy pro osvětlení pozemních komunikací

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Pražské Quadriennale představuje nový projekt věnovaný světelnému a zvukovému designu 36Q° Ve dnech 8. – 12. listopadu uvede site-specific výstavu v unikátním prostoru Lapidária…

THEATRE TECH & EVENT PRODUCTION v novém formátu a termínu Výstava divadelní a jevištní techniky THEATRE TECH & EVENT PRODUCTION se nebude konat…

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