Oświetlenie LED

3. Przy pomocy jakich parametrów charakteryzuje się lampy LED?

Do opisu właściwości lamp LED stosowane są te same parametry, co w przypadku innych, elektrycznych źródeł światła. Warto się z nimi zapoznać, jeśli chce się dokonać świadomego wyboru produktów z tego obszaru. Podstawowe parametry to:

• napięcie znamionowe – wyrażane w woltach (V)
• moc znamionowa – wyrażana w watach (W)
• strumień świetlny – określa całkowitą moc światła emitowanego z danego źródła, przechodzącego przez wybraną powierzchnię. Jednostką miary strumienia świetlnego jest lumen [lm]. Im wiecej lumenów ma dana lampa tym więcej daje światła
• skuteczność świetlna (wydajność świetlna) to stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez źródło, do pobieranej przez to źródło mocy elektrycznej. Jednostką miary jest lumen/wat [lm/W]. Im więcej energii zamienia się w światło, (i zarazem im mniej w ciepło), tym wyższa jest wydajność świetlna. Innymi słowy im więcej lumenów (światła) z jednego wata mocy wytwarza dana lampa tym jest wydajniejsza (bardziej energooszczędna)
• sprawność całkowita to stosunek skuteczności świetlnej źródła światła do teoretycznie największej możliwej skuteczności świetlnej, która wynosi 680 lm/W. Sprawność wyrażana jest w procentach i mówi nam ile energii pobieranej przez źródło elektryczne zamieniane jest na światło w stosunku do źródła idealnego, które całość pobieranego prądu przekształca na światło
• barwa światła, to faktyczna barwa światła emitowanego przez określone źródło elektryczne (ciepła lub chłodna). Charakteryzuje się ją za pomocą temperatury barwowej podawanej w stopniach Kelvina. Im wyższa temperatura barwowa tym światło jest zimniejsze.

Dla potrzeb oświetlenia wnętrz stosuję się normę DIN 5035, która określa trzy klasy barwowe:

• barwa ciepłobiała – < 3300K
• barwa neutralna biała – 3300K – 5000K
• barwa dzienna chłodnobiała > 5000K

Poniży rysunek pokazuje zakres barw światła w zależności od temperatury

 

• trwałość znamionowa – średni, graniczny czas użytkowania. Mierzy się go w godzinach świecenia, w czasie których źródło spełnia normy.
  wskaźnik oddawania barw – tzw. CRI (ang. Colour Rendering Index) Ra, określa stopień zgodności barwy faktycznej z jej obrazem widzianym przy danym oświetleniu. Najwyższy
• współczynnik oddawania barw CRI Ra=100 ma słońce. Wszystkie sztuczne źródła światła są określane względem tego źródła i ich współczynnik zawiera się w przedziale od 0-100 Ra. Im niższa jest wartość Ra, tym gorzej oddawane są barwy oświetlanych przedmiotów. Warto wiedzieć, że człowiek ma większe wymagania dotyczące widzenia barw przy dużych ilościach światła (zastosowania wewnętrzne), a mniejsze przy mniejszych ilościach światła (zastosowania zewnętrzne np. przy iluminacji obiektów).

 

4. Jakie zalety ma oświetlenia LED?

Oświetlenie oparte na diodach ma wiele zalet. Można je podzielić na trzy kategorie:

Zalety Ekonomiczne

• Energoszczędność
  Żarówki LED cechuje bardzo niski pobór prądu. Zużywają one od ok. 8 do 9 razy mniej energii do wytworzenia określonego strumienia światła niż zwykłe żarówki i od 4 do 5 razy mniej niż żarówki energooszczędne.
• Trwałość
  Diody LED są bardzo trwałe. Ich żywotność kształtuje się na poziomie od 30.000 do 100. 000 godzin pracy. Średni czas życia LED to ok. 50 000 godz., czyli ok. 2083 dni (5 lat i 8 miesięcy, przy eksploatacji 10 – 12 godz. na dobę). Po takim czasie LED nie powinny przygasnąć więcej niż o 30% swojej początkowej jasności, co przy codziennym używaniu jest niezauważalne. Dla porównania trwałość klasycznej żarówki obliczona jest na ok. 1000 godzin świecenia, a energooszczędna świetlówka działa od 10 000 do 15 000 godzin.

Powyższe właściwości lamp LED-owych pozwalają na znaczącą redukcję kosztów energii w stosunku do oświetlenia tradycyjnego. Aby uzmysłowić ich skalę posłużmy się przykładem. W poniższej tabeli znajdują się dane obrazujące koszty związane z pracą zwykłej żarówki o mocy 60 W oraz żarówki LED, o porównywalnej wartości strumienia świetlnego i mocy 5 W.
Sumaryczne oszczędności wynikające z wymiany zwykłej żarówki na LED-ową uzyskane w ciągu 7 lat (przy założeniu braku podwyżek cen energii) wyniosą: 655, 5 zł – 72, 5 zł = 583 zł Oszczędności przy 10 żarówkach LED w okresie 7 lat to już: 583 X 7 = 4081 zł. W związku z przewidywanym wzrostem cen energii, oszczędności wynikające z wymiany zwykłych żarówek na LED-owe będą w rzeczywistości większe. Podsumowując lampy LED są nawet od 80 do 90% bardziej energooszczędne od tradycyjnych żarówek i od 40 do 50% od innych, energooszczędnych źródeł światła.

 

Zalety Funkcjonalne

 

Wytrzymałość

• Lampy LED cechuje wysoka odporność na uszkodzenia mechaniczne (uderzenia, wstrząsy i wibracje) oraz na wysokie i niskie temperatury.

Bezpieczeństwo

• Oświetlenie LED nie emituje promieniowania ultrafioletowego (UV) oraz podczerwonego (IR), które są niekorzystne dla człowieka;
• Jest ono znacznie bezpieczniejsze dla użytkownika niż pozostałe źródła światła, ponieważ pracuje na niskim napięciu zasilającym 12V, które nie grozi porażeniem;
• W przypadku lamp LED nie występuje też zjawisko iskrzenia, które może być przyczyną wybuchu lub pożaru wszędzie tam, gdzie korzysta się z instalacji gazowej;
• Charakterystyczna dla lamp LED niska emisja ciepła stwarza znacznie mniejsze ryzyko oparzeń niż w przypadku tradycyjnego oświetlenia.

Wygoda

• Szeroki zakres mocy żarówek LED pozwala na łatwe znalezienie stosownego odpowiednika zwykłej żarówki;
• Wymiana tradycyjnych żarówek czy lamp wyładowawczych na LED-owe jest bardzo prosta ponieważ nie wymaga zmiany opraw;
• Dobrej jakości lampy LED osiągają bardzo wysoką skuteczność świetlną, wynoszącą średnio od 100 do 150 lm/W. A zatem każdy Wat pobranej energii jest przez nie przetwarzany na strumień światła o wartości 100-150 lumenów. (W 2011 r. firma Cree wypuściła na rynek LED o najwyższej jak dotąd skuteczności świetlnej wynoszącej 231 lm/W);
• Ze względu na dużą skuteczność świetlną emitują one dużo mniejsze ilości ciepła od tradycyjnego oświetlenia co sprawia, że szczególnie dobrze pełnią swoją funkcję w małych zamkniętych pomieszczeniach oraz w obiektach klimatyzowanych. (Klimatyzacja nie musi odprowadzać takiej ilości ciepła jak w przypadku oświetlenia tradycyjnego, co generuje dodatkowe oszczędności, ponad te wynikające z mniejszego poboru prądu przez żarówki LED). Niska emisja ciepła powoduje również, iż nie niszczą one oświetlanej powierzchni (nie odbarwiają koloru ścian);
• Brak szkodliwego promieniowania UV w widmie światła emitowanego przez lampy LED sprawia, iż nie dają one efektu „starzenia” kolorów, co predysponuje je do oświetlania wrażliwych na te promieniowanie obiektów takich jak np. eksponaty w muzeach i galeriach czy zabytkowe budynki;
• Lampy LED mogą pracować w szerokim przedziale napięcia zarówno stałego – 24-48 V jak i sieciowego 180-230V;
• Posiadają one szeroki zakres barw, od ciepłych do zimnych, co umożliwia dobór oświetlenia dostosowanego do konkretnych potrzeb wynikających z funkcji danego pomieszczenia.;
• Małe rozmiary i mała waga lamp LED pozwalają na zastosowanie ich w miejscach niedostępnych dla innych źródeł światła;
• Lampy LED nie posiadają cech migotania, tak jak lampy wyładowcze np. świetlówki kompaktowe i lampy sodowe, dzięki czemu nie męczą oczu;
• Zmiany napięcia w sieci nawet do 20% nie powodują zmian w zakresie jasności świecenia oraz żywotności lampy. W przypadku lampach sodowych zmiana napięcia o zaledwie 7% powoduje zmiany jasności oraz żywotności lampy;
• Lampy LED mają precyzyjnie ukierunkowany strumień świetlny (ściśle zdefiniowany kąt bryłowy rozsyłu światła). W związku z tym nie generują strat związanych z emisją światła na boki;
• Żarówki LED wyróżniają się bardzo krótkim czasem włączania i wyłączania, o wiele krótszym niż tradycyjne żarówki i nieporównywalnie krótszym niż lampy wyładowawcze. (Czas ten nie przekracza 200 ns.). M.in. dzięki temu są one mniej podatne na zużycie. Ponadto częste włączanie i wyłączanie nie pogarsza intensywność emitowanego przez nie światła;
• Lampy LED są sterowalne i podatne na przyciemnianie. Można je wbudować w zintegrowany system elektroniczny, który pozwala na niezależną od siebie kontrolę kolorów i intensywności światła, przy utrzymaniu wysokiego współczynnika oddawania barw (CRI Ra). Takie rozwiązanie jest niemożliwe przy tradycyjnych źródłach światła. Dla oświetlenia ogólnego, lampy LED mają możliwość przyciemniania w zakresie od 0,1% do 100%.

 

Zalety Ekologiczne

• Dzięki niskiemu poborowi prądu lampy LED przyczyniają się do znaczącego ograniczenia globalnych kosztów energii i emisji CO2;
• Lampy te nie zawierają szkodliwych substancji takich jak ołów, kadm i rtęć, które są wykorzystywane do produkcji tradycyjnych źródeł światła. Stąd można je w 100% poddać recyklingowi;
• Oświetlenie LED nadają się do zasilania przez urządzenia produkujące zieloną energię, takie jak turbiny wiatrowe i panele fotowoltaiczne.

 

3. Warunki przyłączenia

Lokalizacja wybrana pod inwestycję musi dawać możliwość przyłączenia do sieci wskazanej wielkości instalacji. Do niskiego napięcia można zazwyczaj wpiąć do kilkudziesięciu kW. Do średniego napięcia bezpośrednio za pomocą transformatora do kilku MW. Przy większych mocach kilka – kilkanaście MW koniecznej jest poprowadzenie lini do GPZ co znacząco podnosi koszty instalacji często powodując brak ekonomicznych podstaw do realizacji inwestycji. Mimo iż energetyka ma obowiązek podłączenia każdej instalacji OZE to jednak dana linia może niemieć już żadnych wolnych mocy a rozbudowa linii może być nieuzasadniona ekonomicznie. Z tego względu nie zawsze mając słup na działce możliwe będzie przyłączenie instalacji a finalnym potwierdzeniem możliwości przyłączenia jest uzyskanie warunków przyłączenie i wniesienie zaliczki 30 zł/kW. Warunki przyłączenia wydawane są przez dystrybutora w ciągu 150 dni po złożeniu wniosku wraz z projektem umowy o przyłączenie do sieci i są ważne dwa lata.

 

3. Warunki przyłączenia

Lokalizacja wybrana pod inwestycję musi dawać możliwość przyłączenia do sieci wskazanej wielkości instalacji. Do niskiego napięcia można zazwyczaj wpiąć do kilkudziesięciu kW. Do średniego napięcia bezpośrednio za pomocą transformatora do kilku MW. Przy większych mocach kilka – kilkanaście MW koniecznej jest poprowadzenie lini do GPZ co znacząco podnosi koszty instalacji często powodując brak ekonomicznych podstaw do realizacji inwestycji. Mimo iż energetyka ma obowiązek podłączenia każdej instalacji OZE to jednak dana linia może niemieć już żadnych wolnych mocy a rozbudowa linii może być nieuzasadniona ekonomicznie. Z tego względu nie zawsze mając słup na działce możliwe będzie przyłączenie instalacji a finalnym potwierdzeniem możliwości przyłączenia jest uzyskanie warunków przyłączenie i wniesienie zaliczki 30 zł/kW. Warunki przyłączenia wydawane są przez dystrybutora w ciągu 150 dni po złożeniu wniosku wraz z projektem umowy o przyłączenie do sieci i są ważne dwa lata.

 

6. Na co należy zwracać uwagę przy zakupie lamp LED?

Z uwagi na mnogość producentów i typów oświetlenia LED wybór lamp nie jest łatwy. Przy zakupie należy kierować się dwoma podstawowymi czynnikami: potrzebami jakie zaspokoić ma dana lampa oraz stosunkiem pomiędzy ceną i jakością produktów, które takie potrzeby spełniają.

 

 

Potrzeby oświetleniowe

Aby dany produkt spełniał nasze potrzeby należy wybrać właściwą:

• Moc
  Istnieje wiele sposobów obliczenia jaki zamiennik zwykłej żarówki jest nam potrzebny. Najprostsza metoda polega na podzieleniu mocy obecnie używanej tradycyjnej żarówki żarowej przez 10-11, a halogenu przez 6 – 7. Moc żarówki LED nie powinna być mniejsza niż uzyskany wynik. Przykładowo: jeśli chcemy zamienić tradycyjny halogen o mocy 25W powinniśmy zastąpić go odpowiednikiem LED o mocy nie mniejszej niż 3,5W.
  Jest to metoda dość niedokładna z uwagi na nieliniową skuteczność świetlną tradycyjnych żarówek i halogenów, więc uzyskane wartości będą jedynie orientacyjne. Ilość światła uzyskana z danej żarówki LED zależy bowiem od rodzaju zastosowanych w niej diod. Dlatego obok powyższych szacunków, warto również zasięgnąć szczegółowych informacji u sprzedawcy.
• Barwę Żarówki LED cechuje szeroki zakres barw, od białej ciepłej do białej zimnej. Badania wykazały, iż barwy chłodna biała i neutralno biała poprawiają odwzorowanie kolorów i zwiększają koncentrację stąd polecane są do oświetlania biur, sal szkolnych i wykładowych oraz pomieszczeń handlowych. Natomiast barwa ciepła pozwala się zrelaksować i sprawia, że dane pomieszczenie wydaje się przytulniejsze, co sprawia, że nadaje się w szczególności oświetlenia mieszkań.
• Gwint
  Gwint żarówki to metalowy trzonek za pomocą którego mocujemy żarówkę w oprawie. Na rynku dostępne są żarówki z wieloma różnymi gwintami, dlatego przez wyborem źródła światła trzeba sprawdzić, czy będzie ono pasować do oprawy, w której chcemy je umieścić. Do oświetlania domów i mieszkań najczęściej używane są żarówki, mające gwinty o oznaczeniu E27 i E 14, pracujące na napięciu 230V AC. W warunkach domowych używa się również oświetlenia LED o gwintach E17, E26 (mają je niewielkie żarówki wymagające niskiego napięcia 110 V) oraz E 40 (charakterystyczny dla żarówek o dużej mocy). Żarówki LED mogą być również wyposażone w gwinty mniej standardowe, oznaczane różnymi literami i symbolami, np.: GU10, MR 11 czy MR 16.
• Napięcie
  Na opakowaniu powinna być informacja o napięciu, jakie jest potrzebne żarówce do pracy. Napięcie w standardowym domowym gniazdku elektrycznym wynosi 230 V. Przy zakupie żarówek należy pamiętać, aby wybrać te pracujące na interesującym nas napięciu, bo inaczej ulegną one zniszczeniu. W tym kontekście warto wziąć pod uwagę, że żarówki o określonym gwincie najczęściej są przystosowane do pracy na konkretnym napięciu, ale są od tego wyjątki. Np. żarówki MR16 pracują zarówno na napięciu 230V AC jak i 12V AC/DC. Dlatego zawsze lepiej zweryfikować informacje o napięciu. Dotyczy to w szczególności sytuacji kiedy zamierzamy kupić żarówkę o nieco mniej popularnym gwincie.

 

Stosunek ceny do jakości

Aby wybrać produkt wysokiej jakości, czyli taki który pozwoli na uzyskanie znaczących i długofalowych oszczędności na kosztach energii za relatywnie niską cenę należy wziąć pod uwagę następujące parametry:

• Efektywność energetyczną
  Efektywność energetyczną danego urządzenia określana jest na etykiecie w postaci klasy efektywności energetycznej. Zgodnie z dyrektywą UE w sprawie etykiet efektywności energetycznej klasa energetyczna A oznacza najwyższą, a klasa G najniższą efektywność energetyczną. Etykiety energetyczne zawierają także inne informacje przydatne dla użytkowników przy porównywaniu różnych modeli lamp LED.
• Skuteczność świetlną
  Dane na temat skuteczności świetlnej pozwalają na jeszcze bardziej szczegółowe określenie energooszczędności danej lampy. Im wyższą skuteczność świetlną, czyli większą Ilość lumenów na wat mocy ma dany produkt tym jest bardziej wydajny i oszczędny. Producenci najczęściej nie podają tej wartości, nie mniej można ją bez trudu określić mając dane nt. lumenów i wat, które figurują na etykietach.
• Trwałość
  Wszystkie lampy LED cechują się bardzo dużą żywotnością, sięgającą kilku lat. Jeśli zależy nam na trwałości przekraczającej wartość średnią, czyli 50.000 godzin świecenia to musimy się liczyć z bardzo znaczącym wzrostem ceny.
• Okres gwarancji
  Produkty dobrej jakości posiadają gwarancje dłuższą niż 1 rok. Niektóre renomowane firmy oferują również opcję przedłużenia gwarancji za dodatkową opłatę i/lub możliwość naprawy zasilaczy bądź taśmy LED w cenie ok. 1/3 wartość zakupu.
• Cenę
  Warto zainwestować w produkt wysokiej jakości ponieważ zapewni on wysoki zwrot z inwestycji, czyli długofalowe oszczędności na cenie energii. Lampy LED nie należą do tanich produktów, niemniej rozpiętość cen w tym obszarze jest spora, podobnie jak różnice w jakości. Z jednej strony mamy drogie i wysokiej jakości produkty zachodnie, z drugiej tańsze ale równocześnie gorsze jakościowo urządzenia chińskie. Powstające w ciągu ostatnich kilku lat polskie firmy wypełniają niszę produktów dobrej jakości za rozsądną cenę.