Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 1/2017 vyšlo tiskem
7. 2. 2017. V elektronické verzi na webu od 1. 3. 2017.

Veletrhy a výstavy
Pozvánka na výstavu SVĚTLO V ARCHITEKTUŘE 2017 

Architekturní a scénické osvětlení
Světelný design v kostce – Část 28
Osvětlení spiegeltentu a jeho specifika

Aktuality

Kurz osvětlovací techniky XXXIII – 1. oznámení Česká společnost pro osvětlování, regionální skupina Ostrava, a VŠB – Technická…

Konferencia SVETLO 2017 – 1. oznámenie Slovenská svetelnotechnická spoločnosť a Česká společnost pro osvětlování vás pozývajú na…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Jak se bydlí v pasivních domech, řeknou jejich majitelé na veletrhu FOR PASIV Další ročník veletrhu FOR PASIV, který je zaměřený na projektování a výstavbu…

Více aktualit

Miešanie LED svetelných zdrojov jako nástroj pre zvyšovanie Ra

Ing. Marek Mácha
OMS spol. s r. o.

Čoraz viac a viac sa svetelné diódy dostávajú do popredia. Získať kvalitné osvetlenie je najmä otázkou svietidla a svetelného zdroja, ktorý je v ňom umiestnený. LED svetelné zdroje majú nespočetné množstvo výhod, ktoré už boli popísané vo veľa článkoch a odborných publikáciách.

Pri svetelných diódach je veľké množstvo variability teploty chromatickosti Tcp. Od teplej bielej 2 600 K až po studeno bielu 10 000 K. Jedným z kritérií pre kvalitu osvetlenia je aj index podania farieb Ra. Pri použití v interiéri (kancelárie) určuje index podania farieb európska norma EN 12464-1 Svetlo a osvetlenie: Vnútorné pracovné miesta na hodnotu Ra > 80. Na trhu sú LED svetelné zdroje s Ra 65 ale aj s Ra > 90. Ich nevýhodou je to, že čím účinnejšia dióda LED je (lm/W), tým horšieje Ra a naopak. Bežne sú dostupné LED Tcp 8 300 K, Ra 75 s merným výkonom 140 lm/W pre chladnú farbu a LED Tcp 2 600 K, Ra 90 s merným výkonom 110 lm/W. Je zrejmé, že rozdiel v účinnosti je až 30 lm/W, čo predstavuje takmer 22 %.

V súčasnosti sa odborníci v spoločnosti OMS zaoberajú tromi cestami, ako zvýšiť Ra pri zachovaní prednosti vysokého merného výkonu. Prvá možnosť je použiť optický materiál cestou odrazu alebo priestupu, ktorý pri prijateľnej miere strát zabezpečí zvýšenie indexu podania farieb na požadovanú hodnotu. Druhou cestou je miešane teplej a studenej farby pre zlepšenie Ra. A treťou je pridávanie rôznych farieb, ako sú červená, oranžová alebo zelená, k studeno bielej farbe.

Index podania farieb ako jedna zo základných charakteristík svetelného zdroja je merateľný spektrofotometrom, tedy zmeraním spektra vyžarovania svetelného zdroja a následným výpočtom. Používajú sa dve metódy výpočtu Ra. Prvou je tzv. testovacia metóda a druhá je metóda R96a. Pri testovacej metóde sa výpočet Ra robí pre skupinu základných farieb, ktoré sú na obr. 2. Pomocou porovnávania s ideálnym svetelným zdrojom (absolútne čierne teleso) s Ra 100 sa dostávajú hodnoty pre jednotlivé farby. Výsledné Ra je aritmetickým priemerom čiastkových hodnôt pre jednotlivé farby.

Výhodou optického softvéru, ktorý je v OMS používaný, je možnosť vytvoriť svetelný zdroj s reálnymi vlastnosťami – nielen rozmermi, množstvom svetelného toku a zodpovedajúcej krivky svietivosti, ale aj kompletné spektrálne vyžarovanie. S kompletne vytvoreným svetelným zdrojom je potom možné počítať ako s reálnym. V praxi má tento postup veľa výhod a prináša množstvo poznatkov nielen o svetelnom zdroji, ale aj o chovaní svetla z daného zdroja pri strete s optickými materiálmi. Pre výpočet indexu podania farieb je to ideálny nástroj. Možno vytvárať nespočetné množstvo kombinácií svetelných zdrojov a vidieť výsledok ešte pred tým, než sa vyrobia fyzické kusy.

Pri LED svetelných zdrojoch sa najčastejšie miešajú dve farby: studeno biela s červenou farbou alebo studeno biela s oranžovou farbou. Zo spektrálneho vyžarovacieho diagramu na obr. 3 je zrejmé, že práve tieto oblasti spolu s oblasťou modrozelenou chýbajú najviac.

Avšak neplatí pravidlo aritmetického priemeru Ra pri miešaní teplej farby s chladnou. Preto ak sa zmiešajú dve LED, jedna teplo biela s Ra 85 a druhá studeno biela s Ra 75, výsledné CRI svetla nebude 80. To je častokrát mylný dojem; niektorí výrobcovia, ktorí vyrábajú vlastné LED moduly na báze viacerých jednotlivých čipov, dostávajú nekorektné hodnoty.

Veľmi výhodným riešením sa javí miešanie studeno bielej LED s Ra 75 s LED, ktorej spektrum vyžarovania je v oblasti 612 až 622 nm. Nájsť dve vhodné diódy LED na miešanie ešte nie je tou najťažšou úlohou. To najťažšie ešte len príde v otázke miešacieho pomeru a zachovaní požadovanej teploty chromatickosti. Treba vždy rátať s tým, že každé miešanie s chladnou farbou zníži Tcp. Postupným menením množstva svetelného toku z jednotlivých LED možno pozorovať zmenu Ra a Tcp v závislosti od miešacieho pomeru.

Postupným miešaním jednotlivých farieb a množstva svetla sa získa tab. 1 významných medzníkov hodnôt indexu podania farieb. Boli miešané svetelné zdroje s Tcp 5 795 K a Ra 77 spolu s LED, ktorá vyžaruje v oblasti 612 až 622 nm v rôznom pomere.

Z uvedených výpočtov vidieť, že vhodným miešaním chladných LED s vysokým merným výkonom s LED doplňujúcimi chýbajúce časti spektra možno využívať výhody vysokovýkonných a efektívnych LED svetelných zdrojov a dosiahnuť tak vyššie Ra celého systému. Ďalším krokom vo využívaní LED s vysokým merným výkonom v spoločnosti OMS bude zvyšovanie indexu podania farieb za použití optických materiálov.

OMS spol. s r. o.
906 02 Dojč 419, Slovensko
tel.: +421 346 940 857
fax: +421 346 940 856
mobil: +421 918 659 586
www.oms.sk
e-mail: marek.macha@oms.sk


Obr. 1. Rovnomerný diagram chromatickosti CIE 1976
Obr. 2. Základné farby pre výpočet Ra
Obr. 3. Spektrálny vyžarovací diagram LED s Tcp 5 795 K, Ra 77
Obr. 4. Spektrálny vyžarovací diagram LED s vyžarovaním¨v oblasti 612 až 622 nm
Obr. 5. Grafická závislosť pomeru svetelných tokov a Ra
Obr. 6. Grafická závislosť svetelných tokov a Tcp
Obr. 7. Výsledný spektrálny vyžarovací diagram pre Ra 93, Tcp 4 254 K pri miešacom pomere 10 : 1


Tab. 1 Pomer svetelných tokov a závislost Ra a Tcp zmiešaného svetla