Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 5/2016 vyšlo v tištěné podobě 19. září 2016. Na internetu v elektronické verzi bude k dispozici ihned.

Normy, předpisy a doporučení
Nařízení č. 10/2016 (pražské stavební předpisy) z hlediska stavební světelné techniky

Světelnětechnická zařízení
PROLICHT CZECH – dodavatel osvětlení pro nové kanceláře SAP
Posviťte si v práci na práci
Moderní a úsporné LED osvětlení bazénové haly

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

Provoz trubicových LED zdrojů

01.08.2013 | |

-- Ing. Zbyněk Carbol, Ing. Jan Šumpich, Ing. Tomáš Novák, Ph.D.,
VŠB-TU Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky --


Článek se zabývá provozem trubicových LED zdrojů použitých jako náhrady zářivek typu T8, a to jak ve stávajících svítidlech a osvětlovacích soustavách, tak i v nových instalacích. V úvodní části jsou zmíněny základní výhody a nevýhody použití těchto světelných zdrojů, následuje rozbor zapojení, měření elektrických parametrů a hodnocení teplot trubic měřených v prachotěsném svítidle. Dále jsou uvedeny výsledky měření fotometrických parametrů trubicových LED zdrojů v mřížkovém kancelářském svítidle. S naměřenými hodnotami byl vypracován návrh tří osvětlovacích soustav a byly porovnány celkové provozní náklady z ekonomického hlediska.


Obr. 1. Zapojení starších typů trubicových LED zdrojů

Obr. 2. Zapojení svítidla Modus LLX236Al a doporučené zapojení trubicového LED zdroje Philips

Výhody nahrazení lineárních zářivek trubicovými LED zdroji Používání LED bylo porovnáváno hlavně s využíváním zářivek T8 (průměr trubice 26 mm), kterých se v České republice, oproti jiným typům, používá stále nejvíce, přičemž uvedené nahrazení se jeví jako nejefektivnější. Jako náhrada moderních zářivek T5 s elektronickým předřadníkem nejsou trubicové LED zdroje vhodné, protože rozdíl v měrném výkonu mezi těmito zdroji není velký. Základní motivací pro použití LED náhrad lineárních zářivek T8 jsou tyto výhody: 

  • Snížení spotřeby – snižování energetické náročnosti osvětlovacích soustav, a tími nákladů na osvětlování je v dnešní době základní téma. Zatímco měrný výkon běžné zářivky T8 s indukčním předřadníkem je většinou do 75 lm/W a s elektronickým předřadníkem 85 lm/W, LED náhrady zářivek nyní vykazují hodnoty přesahující 100 lm/W. Volbou nových zdrojů lze tedy, při zachování stejného světelného toku vyzařovaného světelnými zdroji, uspořit až 20 % nákladů na elektrickou energii.
  • Provoz bez předřadníků – LED zdroje nahrazující zářivky nevyžadují žádné externí předřadné přístroje. Elektronický předřadník, který upravuje napětí pro LED čipy, bývá nejčastěji integrován v trubici a je z hlediska doby života dimenzován stejně jako LED. V širokém pásmu použitelného vstupního napětí zajišťuje konstantní napájení pro LED. Jako úsporu lze chápat i eliminaci výměny startérů. Provoz předřadníku integrovaného v trubici je na rozdíl od klasických indukčních předřadníků tichý.
  • Omezení míhání světla – LED světelné zdroje omezují rušivé míhání světla – flikr, protože jsou nejčastěji napájeny stejnosměrným napětím, které je upravováno v elektronických předřadnících.
  • Četnost spínání a okamžitý náběh světelného toku – doba života trubicových LED zdrojů, na rozdíl od zářivek, je nezávislá na četnosti spínání. Náběh světelného toku na provozní úroveň je velmi rychlý a start není doprovázen blikáním. Díky tomu je možné trubicové LED zdroje používat v kombinaci se senzorem přítomnosti (např. na chodbách).
  • Provoz při nízkých teplotách – u běžných zářivek při nízkých teplotách okolí výrazně klesá světelný tok, a proto je jejich použití pro venkovní osvětlování omezené. LED světelným zdrojům naopak nízké teploty prospívají (zlepšuje se chlazení modulů). Trubicové LED zdroje je proto možné účelně použít k osvětlování pasáží, podchodů nebo zastávek.


Obr. 3. Oteplení prachotěsného svítidla a LED trubice, umístění senzoru uvnitř trubice

  • Dlouhá doba života – u běžných lineárních zářivek T8 s elektronickým předřadníkem je doba života do 20 tis. H a při provozu s indukčním předřadníkem do 10 tis. h. Existují ale i speciální zářivky T8 konstruované pro místa s vysokými náklady na výměnu světelných zdrojů se servisním intervalem až 75 tis. h. Výrobci trubicových LED zdrojů uvádějí dobu života 25 až 50 tis. h.
  • Zvýšení účinnosti svítidel – na rozdíl od klasických zářivek trubicové LED zdroje nevyzařují světlo celým povrchem, ale pouze jednou plochou. Většina výrobků vyzařuje světlo v úhlu 120°. Ve svítidlech proto vzniká menší počet odrazů, což může mít příznivý vliv na jejich celkovou účinnost.
    Tímto se také zvyšuje udržovací činitel, protože znečištění odrazných povrchů svítidla má menší vliv na pokles světelného toku.
  • Dobrý index podání barev – hodnota indexu podání barev většiny bílých světelných diod LED je Ra > 70, pro trubicové LED zdroje se nejčastěji používají výběrové LED s Ra < 80. Díky tomu jsou trubicové LED zdroje použitelné i do prostorů s většími požadavky na zrakovou činnost, jako jsou např. učebny nebo kanceláře s trvalým pobytem osob.
  • Nízké teplotní vyzařování světelného zdroje i celého svítidla, díky kterému se trubicové LED zdroje dobře uplatňují v chladicích vitrínách nebo boxech.

Nevýhody nahrazení lineárních zářivek trubicovými LED zdroji

Trubicové LED zdroje nejsou lepší ve všech ohledech, je třeba poukázat i na parametry, ve kterých v porovnání s konvenčními světelnými zdroji zaostávají, resp. na to, čím je limitováno jejich zavedení:

  • Malé příkony trubicových LED zdrojů, ani přes větší měrný výkon, nedovolují dosáhnout stejného světelného toku svítidel jako při použití klasických zářivek. Výkonové omezení je dáno maximálním oteplením LED trubice, která má ztížené chlazení pro malou chladicí plochu a velkou koncentraci LED čipů na malé ploše.
  • Bezpečnost – není-li nový zdroj schválen výrobcem a není otypován pro provoz v konkrétním svítidle, provozovatel přebírá zodpovědnost za případné škody spojené s výměnnou. Na takto provozované svítidlo se nevztahuje původní prohlášení o shodě vydané výrobcem svítidla, protože výměnou zdrojů byly výrazně změněny parametry svítidla (mechanické, elektrické i světelné) /nebo změněno zapojení svítidla.
  • Stmívání – je-li třeba trubicové LED zdroje stmívat, je nutné zakoupit jejich speciální variantu, která to umožňuje.
    Obecně je ale nutné upozornit na skutečnost, že stmívání LED je vzhledem ke stmívání ostatních světelných zdrojů (zejména výbojových) velmi komfortní, a to v celém rozsahu světelného toku.
  • Spolehlivost trubicových LED zdrojů – jelikož je předřadník pro napájení LED modulů vestavěn do trubice, je navíc třeba zohlednit jeho spolehlivost v rámci spolehlivosti celého trubicového LED zdroje. Protože je tento předřadník za provozu vystaven vysokým teplotám, použité součástky, zejména kondenzátory, rychleji stárnou. Někteří výrobci proto pro trubicový LED zdroj nabízejí vyměnitelný předřadník. Jelikož LED jsou v trubicích zapojovány v sérioparalelních řetězcích, přerušení průchodu proudu jedním LED čipem může zapříčinit výpadek části, nebo dokonce celého trubicového LED zdroje.
  • Velký podíl modré složky ve vyzařovaném spektru, který může ovlivňovat biologické pochody lidského organismu více než jiné zdroje. Proto může dlouhodobé vystavování se světlu LED (nejen trubicových LED zdrojů), zejména v podvečerní a večerní době, vést k nespavosti.
  • Oslnění – při náhodném pohledu na otevřené svítidlo osazené trubicovým LED zdrojem s průhledným krytem dochází nejčastěji k oslnění, které je vnímáno jako nepříjemné. Účelnější je proto používání trubicových LED zdrojů s matným krytem a umisťování otevřených svítidel mimo zorné pole a předpokládané směry pohledu. Za použití současných norem není možné toto rušivé oslnění správně kvantifikovat, popř. omezit.


Obr. 4. Graf oteplení LED trubice v prachotěsném svítidle a poklesu světelného toku svítidla za dobu měření

Používání trubicových LED zdrojů v zářivkových svítidlech


Hlavní motivací pro náhradu zářivek moderními trubicovými LED zdroji jsou snahy o úsporu financí na nákladech na údržbu osvětlovací soustavy a na elektrickou energii.

Starší trubicové LED zdroje byly zapojovány podle obr. 1 (tlumivka mohla být ponechána). Toto zapojení však mělo dva hlavní nedostatky z hlediska bezpečnosti. Mohlo dojít k úrazu elektrickým proudem při instalaci trubice do svítidla, když uživatel nevědomky instaloval nejprve konec trubice do patice s fází a v tom případě by nastal dotyk s druhým koncem trubice a přes zem se uživatelem mohl uzavřít elektrický obvod. Dále vyjmutí startéru mohlo narušit původní IP krytí svítidla. V poslední době byly na trh uvedeny nové typy LED trubic určených k instalaci do zářivkových svítidel bez nutnosti upravit elektrické zapojení. Při použití těchto trubic může záměnu provést i osoba bez elektrotechnické kvalifikace. Jde pouze o výměnu startéru a světelného zdroje. Startér je v tomto případě jen pro zkratování větve žhavení zářivky, aby bylo dosaženo zapojení podle obr. 2 (popř. s tlumivkou).

Jako příklad těchto zdrojů uveďme Lightdec LED Tube T8. Firma Philips má v sortimentu také typovou řadu pro náhradu trubic T8, a to Master LEDtube GA; v instalačním návodu ale vyžaduje změnu zapojení spočívající v přemostění tlumivky. Pro měření křivek svítivosti bylo použito běžné přisazené mřížkové svítidlo Modus LLX236Al. Po jeho zapojení s trubicovými LED zdroji byla překvapivě nízká hodnota účiníku, viz tab. 1. Byla způsobena tím, že svítidlo je vybaveno kondenzátorem pro kompenzaci jinak nízkého účiníku zářivek v zapojení s indukčním předřadníkem. Ten po instalaci LED trubic (s polovičním příkonem oproti předchozím zářivkám) způsobí velmi výrazné překompenzování svítidla. To zapříčiní větší proud (a tedy i ztráty) v přívodních vodičích, může způsobit špatnou funkci jisticích přístrojů (ve větších světelných instalacích) a v nejhorším případě může vést ke vzniku rezonančních jevů v síti. Je třeba podotknout, že vestavěnou kompenzací nejsou vybavena všechna svítidla a že odpojením kondenzátoru se uvedené problémy eliminují. Ačkoliv při pouhé náhradě světelného zdroje není nutné měnit zapojení svítidla, v každém případě se výrazně změní jeho elektrické parametry. Výrobce také vydává prohlášení o shodě ES na svítidlo se zářivkou, a proto při použití LED trubice toto bezvýhradně neplatí. Pro svítidla s elektronickým předřadníkem nelze trubicové LED zdroje všeobecně použít, neboť výrobcům trubic se zatím nepodařilo zajistit kompatibilitu s předřadníky různých výrobců. Navíc by záměna pro lepší provozní vlastnosti svítidel s elektronickými předřadníky vůbec nemusela být rentabilní.


Tab. 1. Naměřené elektrické parametry svítidla Modus LLX236Al s různými světelnými zdroji

Obr. 5. Naměřené křivky svítivosti svítidla Modus LLX236Al osazeného klasickými zářivkami a LED trubicemi

Měření oteplení LED trubic v prachotěsném svítidle

U LED světelných zdrojů stojí za zmínku, že většina výrobců uvádí jejich život 50 tisíc h. Stejně tak tomu je i u testovaných světelných zdrojů Lightdec. Zde navíc výrobce udává povolený rozsah provozních teplot od –30 do +50 °C. Cílem vykonaného měření bylo ověření teplotního chování trubicových LED zdrojů v nejhorším možném případě, tedy v uzavřeném svítidle bez možnosti výměny vzduchu s okolím. Bylo zvoleno průmyslové prachotěsné svítidlo R-lighting RFG 8 A 2× 36 W. Umístění senzoru uvnitř trubice – viz obr. 3.

Měření proběhlo v kulovém integrátoru; zároveň byly zaznamenávány hodnoty světelného toku. Protože použitý kulový integrátor má velký vnitřní objem (více než 8 m3), teplota vzduchu uvnitř integrátoru (22 °C) nebyla svítidlem ovlivněna.

Teplota zadní části LED trubic se téměř ustálila po hodině měření na hodnotě 43 °C, teplota uvnitř svítidla dosáhla 32,6 °C. Senzor v trubici se autoři snažili umístit co nejblíže čipu (obr. 3), přesto naměřená teplota 55 °C není teplotou PN přechodu.

Naměřená teplota je nejblíže teplotě Tcase (tedy teplotě pouzdra LED čipu) a teplota PN přechodu je zpravidla o 5 až 10 °C vyšší, v závislosti na napájecím proudu LED. Obr. 4 potvrzuje autory naměřenou teplotu PN přechodu 60 až 65°C poklesem světelného toku do 10 %. Tento pokles nastává z důvodu růstu teploty LED čipů během měření. Ustálený světelný tok svítidla je o 8 % nižší než světelný tok naměřený na počátku. Na obr. 4 je názorně ukázáno, že při měření LED svítidel nebo světelných zdrojů je těmto třeba nechat dostatečný čas k tepelnému ustálení, a tedy i k ustálení světelného toku a souvisejících parametrů.

Protože výrobce trubicových LED zdrojů neuvádí typ použitých LED čipů, byly pro ověření doby užitečného života L70, tedy než světelný tok poklesne na 70 % počáteční hodnoty, použity údaje LED srovnatelného příkonu, jež byly napájeny srovnatelným proudem, Cree ML-B [2]. Doba života L70 je odhadována výpočtem podle měření úbytku světelného toku po 6 000 h provozu. Na základě uvedeného měření a zhodnocení degradačních parametrů obdobných LED Cree ML-B lze říci, že měřená LED trubice by pravděpodobně dosahovala i po 50 tisících h alespoň 70 % počátečního světelného toku, a to i při provozu ve standardním prachotěsném svítidle při teplotě okolí do přibližně 30 °C. Do úvahy nebylo zahrnuto degradační chování předřadníku v LED trubici.

Změna křivky svítivosti a účinnosti svítidla při použití trubicového LED zdroje

Protože trubicové LED zdroje mají jinou prostorovou distribuci světelného toku, lze očekávat i změnu křivek svítivosti svítidla oproti svítidlu se zářivkami.

K měření křivek svítivosti bylo zvoleno běžné přisazené mřížkové svítidlo Modus LLX236Al s lesklou mřížkou, nejčastěji používané ve školních třídách, na chodbách nebo ve starších kancelářích. Z obr. 5 je zřejmé, jaké změny na křivkách svítivosti nastaly. Křivky jsou záměrně uvedeny přímo v kandelách, aby byl patrný pokles svítivosti, a to i normálové. Při záměně světelného zdroje se výrazně „zúžily“ fotometrické křivky, hlavně C0- 180 a C30-210. Kdyby byly světelné zdroje v těchto svítidlech zaměněny, klesla by nejen udržovaná osvětlenost, ale i rovnoměrnost osvětlení v prostoru.


Obr. 6. Křivky svítivosti v rovině C0-180 v kartézských souřadnicích

Z tab. 2 je patrné, že účinnost svítidla při použití LED trubic vzroste o 14 %, ale protože naměřený tok jedné LED trubice byl pouze 1 562 lm (oproti 3 010 lm u zářivky), hodnoty svítivostí svítidla nevzrostou, naopak poklesnou.

Z naměřených křivek svítivosti, viz obr. 5, je zřejmé, že při použití LED trubic se křivky svítivosti svítidla markantně změní a původní křivky nelze jako podklad pro projektování osvětlovacích soustav použít.


Tab. 2. Naměřené světelnětechnické parametry svítidla se zářivkami a trubicovými LED zdroji

Jasové poměry svítidel osazených LED trubicemi v porovnání se zářivkami

Použití LED trubic v zářivkovém svítidle s sebou nese změny nejen křivek svítivosti, ale i jasů.

Protože se světelný tok sníží (zhruba na polovinu) a opticky aktivní plocha světelného zdroje je také poloviční, bylo by možné očekávat, že jas zůstane stejný.
Stane se tak u průměrného jasu, ale to, co způsobuje oslnění, je (podle názoru autorů článku) jas maximální. Norma ČSN EN 12461-1 (Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: Vnitřní pracovní prostory) [2] říká: „Zdroje světla s velkým jasem mohou oslňovat a zhoršovat viditelnost předmětů. Tomu se musí zabránit například vhodným cloněním světelných zdrojů…“ (tab. 3).


Tab. 3. Minimální úhly clonění svítidel pro specifikované jasy zdrojů [2]


Obr. 7. Jasy čiré a matné LED trubice – vlevo, kontrasty jasů v testovaném svítidle (zářivka a čirá LED trubice) – vpravo

Oslnění je definováno jako „podmínky vidění, při kterých vzniká nepohoda nebo snížená schopnost vidět podrobnosti nebo předměty způsobené nevhodným rozložením nebo rozsahem jasu nebo extrémním kontrastem.“

Norma nikde neuvádí, o jaké jasy jde; všeobecně se předpokládá, že jde o průměrný normálový jas světelného zdroje. Protože LED trubice vyzařují pouze do jednoho poloprostoru, výsledek měření může zdroj posunout do jiné kategorie. V zářivkovém svítidle nemusí trubicový LED zdroj splňovat podmínku dostatečného clonění. Úhel clonění je definován v normě ČSN EN 13032-2 (Světlo a osvětlení – Měření a uvádění fotometrických údajů světelných zdrojů a svítidel – Část 2: Způsob uvádění údajů pro vnitřní a venkovní pracovní prostory) takto: „úhel mezi horizontální rovinou a prvním směrem pohledu, z něhož jsou přímo viditelné svítící části světelného zdroje ve svítidle.“

Protože při použití LED trubice se optický systém uplatňuje minimálně, lze přibližně určit úhel clonění z křivek svítivosti. Nejširší křivkou měřeného svítidla je C0-180 a u svítidla s LED trubicemi je viditelný prudký nárůst svítivosti po překročení úhlu 60°, viz obr. 6. Úhel clonění je doplňkový úhel k úhlu otevření svítidla, úhel clonění tedy je 90 – 60 = 30°.

Podle normy tedy lze zkoušené svítidlo používat v interiérech i s trubicovými LED zdroji, ačkoliv subjektivní hodnocení oslnění může být jiné. Problémem jsou v tomto případě maximální jasy čipů, které jsou u čirých LED trubic až 275krát větší než u zářivek. Testy prošla i jedna LED trubice s matným krytem, výsledek jasové analýzy je daleko příznivější (tab. 4).


Tab. 4. Naměřené hodnoty světelného toku a jasů


Tab. 5. Porovnání parametrů navržených osvětlovacích soustav

Hodnotu průměrného jasu čiré LED trubice nebylo možné určit z důvodu nedostatečného dynamického rozsahu dostupných jasových analyzátorů – LED čip má tak vysoký jas, že na jasovém snímku nelze rozeznat obrys trubice ani při použití logaritmického měřítka. Na obr. 7 lze kontrast jasů ve svítidle vidět názorně – zářivka a LED trubice jsou umístěny ve svítidle vedle sebe. Zatímco jas zářivky a optického systému svítidla je v poměru 10 : 1, u LED trubice je kontrast v milionech ku jedné, protože LED trubice využívá optický systém svítidla jen minimálně, a tedy pozadí zůstává tmavé. Tento kontrast upoutává pozornost, i při letmém pohledu nastává nepříjemné oslnění.

Vlivem zrcadlového odrazu se mohou vyskytnout velmi vysoké jasy i na optickém systému svítidel s lesklou mřížkou.

Pro použití v otevřených svítidlech lze doporučit pouze matné LED trubice a svítidla pokud možno s matnou mřížkou. Čiré LED trubice je možné doporučit pouze tam, kde oslnění nehrozí.

Návrh osvětlovací soustavy s trubicovými LED zdroji/zářivkami

Z naměřených křivek svítivosti i elektrických parametrů byly vytvořeny ldt soubory svítidel, s jejichž pomocí byl vypracován projekt osvětlovací soustavy v programu Relux [5], a to s již popsaným mřížkovým svítidlem.

Byla navržena kancelářská místnost s udržovanou osvětleností 500 lx na vodorovné srovnávací rovině ve výši 75 cm nad podlahou, udržovací činitel shodně 0,67 (čisté prostředí, výmalba po třech letech). Bylo zvoleno automatické rozmístění svítidel (obr. 8), výsledky viz tab. 5. Osvětlovací soustavy s mřížkovými svítidly Modus LLX236Al lze co do světelných parametrů považovat za srovnatelné, je-li svítidel s LED zdroji o třetinu více. Přesto je příkon této soustavy o 40 % nižší než při použití zářivek.


Obr. 8. Navržené osvětlovací soustavy (zářivky vlevo)

Ekonomické porovnání osvětlovacích soustav

Pro možnost ekonomického porovnání byly vybrány tři typy osvětlovacích soustav s různým provozem:

  • třída/kancelář – provoz osvětlovací soustavy 4 h denně, pět dní v týdnu,
  • sklad – provoz osvětlovací soustavy 12 h denně, pět dní v týdnu,
  • podzemní parkoviště – provoz osvětlovací soustavy 24 h denně, sedm dní v týdnu.

Protože světelný tok LED svítidel je nižší, ve výpočtech je počítáno s zvětšením počtu svítidel s LED zdroji o 30 %. Udržovací činitel byl zvolen shodný pro oba typy soustav.

Vstupní data pro výpočet: cena elektřiny 4 Kč/kW·h; LED trubice 1 500 Kč/ks, život 50 000 h; zářivka 50 Kč/ks, život 15 000 h; svítidlo Modus LLX236Al za 750 Kč; náklady na výměnu světelného zdroje 50 Kč.

Výpočet zohledňuje jak pořizovací, tak provozní cenu osvětlovacích soustav. Z obr. 9 je patrné, že nejkratší doba návratnosti je při nepřetržitém svícení – tři roky. V případě svícení každý pracovní den 12 h se vložená investice vrátí za zhruba šest let. Kdyby trubicové LED zdroje svítily pouze 4 h za den, záměna by nebyla ekonomicky rentabilní – návratnost ve vyhodnocovaném časové úseku nenastala.

Udržovací činitel při použití trubicových LED zdrojů

Zatímco pro snadnou porovnatelnost byla v projektu zvolena stejná hodnota udržovacího činitele pro oba typy světelných zdrojů, v praxi by měl projektant nové osvětlovací soustavy postupovat jinak. Je-li třeba potenciál LED zdrojů maximálně využít, i vzhledem k jejich vysokým investičním nákladům, je smysluplné nechat je svítit po celou dobu jejich užitečné doby života. Norma ČSN EN 12464-1 [2] říká toto: „udržovací činitel závisí na provozních charakteristikách světelných zdrojů a předřadníků, svítidel, prostředí a na plánu údržby.“

z = zz zs zpo zfz                (1)

kde:
zz je činitel stárnutí zdrojů,
zs
činitel stárnutí a znečištění svítidel,
zpo
činitel znečištění povrchu osvětlovaného prostoru,
zfz
činitel funkční spolehlivost zdrojů.

Činitel funkční spolehlivost zdrojů má hodnotu 1 za předpokladu, že nesvítící světelné zdroje jsou měněny okamžitě, což je v případě LED trubic účelné. Pro LED trubice udává většina výrobců pouze L70, tedy dobu, za kterou polovina z testovaných zdrojů svítících za daných podmínek svítí minimálně 70 % počátečního světelného toku (někteří výrobci udávají i L80). V tomto případě nabývá činitel stárnutí světelného zdroje hodnoty 0,7.

Činitel stárnutí svítidla (a s tím spojený interval čištění) je pro zjednodušení vynechán, protože v daném případě se optické části svítidla na usměrnění světelného toku téměř nepodílejí.

Zbývá činitel stárnutí povrchů v prostoru, který závisí na čistotě prostředí a na zvoleném intervalu obnovy povrchů.

Například pro čisté prostředí (učebny, kanceláře apod.) má v případě výmalby každé tři roky hodnotu

0,8. z = 0,7 × 1 × 0,8 × 1 = 0,56                    (2)

Pro navrhovanou kancelář by tedy při výměně LED trubic na základě doby L70 vycházel velmi nízký udržovací činitel 0,56, který zapříčiní vyšší náklady na energii, a tím i prodloužení doby návratnosti vložených investic.

Obr. 9. Porovnání nákladů na pořízení a provoz osvětlovacích soustav

Závěr

Nahrazování konvenčních zdrojů LED náhradami není zdaleka jednoduchá záležitost. Zaměnit zářivky za trubicové LED zdroje v již existujících osvětlovacích soustavách nelze doporučit bez důkladného zvážení následků, zejména poklesu udržované osvětlenosti a rovnoměrnosti.

Zvýšenou pozornost je třeba věnovat volbě udržovacího činitele v osvětlovacích soustavách s LED zdroji. Pro zamezení rušivého oslnění autoři jednoznačně doporučují použít matné LED trubice, čiré lze zvolit jen tam, kde je oslnění zabráněno účinným cloněním nebo polohou. Měření teplot ukázalo, že LED čipy jsou s to dosáhnout doby života L70 více než 50 tisíc h. Celkovou spolehlivost trubicových LED zdrojů však ukáže až čas. Z příkladu ekonomického porovnání vyplývá, že doba návratnosti se velmi liší podle doby provozu osvětlovací soustavy. V případě krátké doby provozu osvětlovací soustavy nemusí být použití LED trubic ekonomicky návratné. LED zdroje nabízejí mnoho výhod, ale také mají četná úskalí, před konečným rozhodnutím o jejich zavedení je nutné komplexní posouzení vhodnosti pro konkrétní instalaci.

Poděkování Autoři děkují firmě apolloLED, s. r. o., za zapůjčení trubicových LED zdrojů za účelem měření.
Tento článek byl vypracován za podpory projektu Výzkum využití LED a OLED světelných zdrojů ve speciálních aplikacích SP 2013/88.

Literatura:
[1] LED Cree ML-B. Dostupné z: http://www.cree.com/products.
[2] ČSN EN 12464-1/2012 Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: Vnitřní pracovní prostory.
[3] CARBOL, Z. – NOVÁK, T.: Náhrady lineárních zářivek trubicemi osazenými LED moduly. In: Electric Power Engineering 2011. Ostrava, VŠB-TU Ostrava, 2011, s. 512–515, DOI: ISBN 978-80-248-2393-5.
[4] CARBOL, Z. – NOVÁK, T.: Náhrady lineárních zářivek trubicovými zdroji. Světlo, 2011, č. 6, s. 48–51, DOI: ISSN 1212-0812.
[5] Relux 2012, http://www.relux.biz/

Recenze: prof. Ing. Jiří Habel, DrSc., FEL ČVUT