Porovnání soustav veřejného osvětlení se sodíkovými výbojkami a LED diodami – Část devátá

Posted by: admin  :  Category: Veřejné osvětlení

Svítidla

Svítidla se obecně skládají ze tří základních částí: optické, elektrické a mechanické. Optická část slouží k usměrnění světelného toku světelných zdrojů do požadovaných směrů, případně ke změně jejich spektrálních vlastností. Elektrická část slouží k připojení světlených zdrojů k napájecí síti a popřípadě k úpravě napájecích podmínek pro světelný zdroj. Mechanické části pak slouží k upevnění světelného zdroje uvnitř optického systému a k jeho ochraně.
Ve veřejném osvětlení lze podle účelu rozlišit dva základní typy svítidel. První typ slouží pro osvětlení povrchu pozemních komunikací a jejich účelem je co nejúčinněji osvětlit zmíněný povrch a maximálně omezit světlo vyzařované do jiných směrů. Druhý typ je určen pro osvětlení veřejných prostorů, tedy nejen povrchů komunikací, ale také vertikálních ploch, aby uživatelé byli schopni jak rozlišovat překážky na komunikaci, tak dobře vnímat okolní prostředí, včetně obličejů  ostatních uživatelů, fasád budov, zeleně a dalších prvků městského prostoru.

Optický systém svítidla

Světelný tok vysokotlakých sodíkových výbojek je vyzařován do celého prostoru. Optický systém svítidel s těmito výbojkami musí jejich světelný tok usměrnit do dolního poloprostoru a upravit jeho rozložení podle charakteru osvětlované  plochy. K tomuto účelu se používají refl ektory, refraktory nebo difuzory, případně jejich kombinace. U svítidel se světlenými diodami se používá dvou základních typů optických systémů, a to:
optický systém je součástí svítidla a usměrňuje světelný tok diod, resp. jejich modulů (nějaký reflektor, který je součástí svítidla),
optický systém je součástí světelných diod, resp. jejich modulů (nějaký reflektor, co je součástí vlastních diod)

Ve svítidlech s prvním optickým systémem se zpravidla používají vícečipové světelné diody (COB LED), neboť jejich vyzařovací plocha je relativně velká a vyžaduje rozměrnější optický systém. Ve svítidlech s druhým typem optického systému se zpravidla využívají výkonové světelné diody (HP LED), jejichž vyzařovací plocha je velmi malá.

Využití světelného toku svítidla

U svítidel s vysokotlakými sodíkovými výbojkami je optickým systémem zpracovávána pouze část světelného toku zdrojů. Například u běžných uličních svítidel s čirým krytem je optickém systémem kontrolován pouze světelný tok dopadající na reflektor, který je odražen do požadovaných směrů. Světelný tok vyzařovaný přímo ze svítidla není optickým systémem kontrolován a může tudíž dopadat i mimo osvětlovanou plochu. Světelné diody jsou světelné zdroje, u nichž je světelný tok vyzařován do jednoho poloprostoru a je tedy již částečně usměrněn. Vedle toho malé rozměry svíticích částí světelných diod umožňují konstrukci přesnějších optických systémů. Oba tyto aspekty přispívají k většímu využití světelného toku světelných diod.

Předřadné přístroje

Vysokotlaká sodíková výbojka potřebuje ke svému provozu předřadný přístroj, který je součástí svítidla a plní dvě funkce. Slouží jednak k zapálení výboje po zapnutí svítidla a jednak ke stabilizaci hoření oblouku v průběhu běžného provozu.
Součástí předřadného přístroje je zapalovač generující vysokonapěťové impulsy a tlumivka omezující proud protékající obloukem výbojky. Elektromagnetické předřadníky s tlumivkou se dosud v praxi vyskytují nejčastěji. V poslední době se objevily i elektronické předřadníky pracující na vyšších frekvencích, které sice šetří samotné světelné zdroje, ale jejich využití je vzhledem k cenovým relacím velmi omezené.

Světelná dioda je světelný zdroj, který pracuje na malém napětí. Z tohoto důvodu vyžaduje ke svému provozu předřadný přístroj, který upravuje napájecí podmínky (napětí, proud). V předřadných přístrojích dochází ke ztrátám, které u obou typů svítidel tvoří přibližně 10–15 % z celkového příkonu svítidla.

Příkonové řady

Pro identifi kaci vysokotlakých sodíkových výbojek, předřadníků i svítidel se v praxi ustálilo používání příkonových řad. Danému příkonu vysokotlaké sodíkové výbojky odpovídal konkrétní světelný tok, přičemž rozdíly mezi jednotlivými  výrobci byly minimální. To mělo výhodu v jednodušší orientaci při návrhu, údržbě i provozování osvětlovací soustavy. V případě LED svítidel jednotné příkonové řady neexistují, což je dáno rychlým vývojem měrného výkonu světelných diod a velkými rozdíly v parametrech světelných diod mezi jednotlivými výrobci. Světelné diody lze mimo to provozovat v určitém rozsahu příkonů a přizpůsobovat je tak konkrétním požadavkům.

V současné době je jediným spolehlivým kvantitativním parametrem LED svítidel jejich výstupní světelný tok. Neexistence jednotné příkonové řady světelných diod má za následek ztíženou orientaci v nabídce jednotlivých výrobců a klade  vyšší nároky na projektanty při výběru vhodných typů svítidel.

zdroj: SEVn, Středisko pro efektivní využívání energie

Vlastní prvky veřejného osvětlení – Čtvrtá část

Posted by: admin  :  Category: Veřejné osvětlení

Minule jsme dokočii základní prvky terminologie osvětlování a dnes si ukážeme vlastní prvky veřejného osvětlení.

Světelný zdroj

Světelný zdroj slouží k přeměně elektrické energie na světelnou. Mezi jeho základní parametry patří světelný tok Φ (lm), elektrický příkon P (W), měrný výkon η (lm/W), doba života t (h), index podání barev Ra (–), teplota chromatičnosti Tc (K). Podle způsobu vzniku světla se elektrické světelné zdroje dělí na teplotní, výbojové a polovodičové (LED). Ve veřejném osvětlení se v současnosti teplotní zdroje již nepoužívají. Podrobnější informace o zdrojích jsou uvedeny v další z kapitol.

Svítidlo

Svítidlo je technické zařízení, které slouží k úpravě prostorového rozložení světelného toku, který vyzařuje světelný zdroj umístěný ve svítidle. Dále svítidlo zajišťuje omezení povrchových jasů zdrojů a případně může sloužit ke změně spektrálního složení vyzařovaného světla. Součástí elektrických svítidel jsou, vedle světelných zdrojů, předřadných zařízení a elektrické  výzbroje, rovněž optické části a díly potřebné pro upevnění a ochranu světelných zdrojů. Konstrukce svítidel musí mít takové provedení, aby jejich provoz byl bezpečný. Výbojové i  polovodičové světelné zdroje nelze připojit přímo k napájecí rozvodné síti, ale potřebují ke svému provozu předřadná zařízení. Svítidla pro výbojové světelné zdroje mohou mít dva typy předřadníku: elektromagnetický (indukční – tlumivka) a elektronický. Doposud nejpoužívanějším typem je elektromagnetický předřadník. Elektronický předřadník zajišťuje lepší  napájecí podmínky pro světelné zdroje, obvykle prodlužuje dobu života zdroje a v porovnání s elektromagnetickým předřadníkem má nižší ztráty. Příkon klasického elektromagnetického předřadníku tvoří asi pětinu celkového příkonu svítidla, příkon elektronického předřadníku asi desetinu.

Nevýhodou elektronického předřadníku je vyšší pořizovací cena. Předřadná  zařízení u svítidel pro světelné diody (LED) jsou proudové zdroje, zajišťující optimální podmínky pro provoz diod. Ztráty v předřadném zařízení u LED svítidel se pohybují v rozmezí  10–15% příkonu celého svítidla. Úpravu rozložení světelného toku zdrojů zajišťují optické části svítidel, k nimž patří reflektory, refraktory, difuzory, čočky, clony a stínítka. Reflektor  upravuje rozdělení toku odrazem, refraktor a čočka lomem a difuzor rozptylem. U svítidel se světelnými diodami lze upravit rozložení světelného toku i nasměrováním jednotlivých čipů. Více informací o odlišnostech mezi výbojkovými svítidly a LED svítidly je v další kapitole.

Nosné konstrukce

Vzhledem k prostorovému uspořádání světelných míst ve veřejném osvětlení je třeba svítidla umisťovat na různé nosné konstrukce (stožár, výložník, rameno, převěsové lano). Nosná konstrukce může být vyrobena z různých materiálů, obvykle ocel, beton, hliník, plast, dřevo.

zdroj: SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o.p.s.

Základní pojmy nutné pro pochopení veřejného osvětlování – Část druhá

Posted by: admin  :  Category: Veřejné osvětlení

Světelný tok
Světelný tok odpovídá množství světla, které vyzařuje světelný zdroj či svítidlo. Udává se v lumenech (lm) a označuje se Φ (fí). Světelný tok tedy představuje výkon světelného zdroje či svítidla měřený ve světelně technických jednotkách. Např. vysokotlaká sodíková výbojka o příkonu 100 W vyzařuje světelný tok cca 10 000 lm.

Jas
Jas je měřítkem reakce lidského oka na světlo, které se odráží od pozorované plochy směrem k pozorovateli. Jas se označuje L a jednotkou je kandela na metr čtvereční (cd/m2). Jas je veličina, kterou se hodnotí úroveň osvětlení na pozemních komunikacích vyšších tříd určených pro motorovou dopravu (ČSN EN 13201-2 Osvětlení pozemních komunikací – Požadavky). Požadované průměrné hodnoty jasu povrchu zmíněných komunikací se pohybují v rozmezí 0,3 až 2 cd/m2.

Osvětlenost
Osvětlenost je měřítkem světelného toku dopadajícího na osvětlovanou plochu. Označuje se písmenem E a jednotka osvětlenosti je lux (lx). Osvětlenost je veličina, kterou se hodnotí úroveň osvětlení na pozemních komunikacích nižších tříd (ČSN EN 13201-2 Osvětlení pozemních komunikací – Požadavky) – především vedlejších komunikací s omezenou rychlostí vozidel, komunikací pro pěší či cyklisty apod. Požadované průměrné hodnoty osvětlenosti zmíněných komunikací se pohybují v rozmezí 2–50 lx.

Doba života světelného zdroje

Doba života světelného zdroje je doba, po kterou světelný zdroj splňuje stanovené požadavky. Doba života se označuje písmenem t a udává se v hodinách (h). Požadavky, na jejichž základě se posuzuje doba života zdroje, se vážou buď na pokles světelného toku v průběhu provozu (světelný tok každého světelného zdroje v provozu postupně klesá), nebo na podíl výpadku zdrojů ze  zkoušeného souboru. Pro popis podílu výpadků zdrojů ze zkoušeného souboru se používá tzv. střední doba života, což je doba, po jejímž uplynutí zůstává funkčních ještě 50 % světelných zdrojů. Pro charakterizování poklesu světelného toku světelných zdrojů se používá tzv. efektivní doba života, která odpovídá době provozu, po které klesne světelný tok na určitou hodnotu, např. 70 %.

Teplota chromatičnosti

Teplota chromatičnosti charakterizuje bílý tón barvy vyzařovaného světla. Označuje se Tc a udává se v kelvinech (K). Tón barvy bílého světla se obvykle dělí do tří skupin, a to světlo s teple bílým tónem barvy (méně než 3 300 K), s neutrálně bílým tónem (v rozmezí 3 300–5 300 K) a s chladně bílým tónem (více než 5 300 K). Například světelné diody se vyrábějí v širokém rozsahu teplot chromatičnosti (cca od 3 000 K do 8 000 K);-naproti tomu klasické žárovky mají teple bílý tón světla s teplotou chromatičnosti 2 700 K.

zdroj: SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o. p. s.