Vlastnosti LED retrofitov pri ich použití vo svietidlách pre domácnosti

Tak ako iné budovy, i bytové a rodinné domy sú predmetom posudzovania energetickej hospodárnosti, t. j. aj energetickej certifikácie v zmysle príslušných predpisov. Ale keďže európska norma na osvetlenie domácností nie je a hodnotenie hospodárnosti osvetlenia v budovách rieši európska norma EN 15193, bytov a rodinné domy sú v súčasnosti vyňaté z hodnotenia osvetľovacích sústav a predmetom hodnotenia sú len ostatné oblasti (tepelná ochrana, vykurovanie + TÚV). To sa má zmeniť vydaním novej normy EN 15193-1, kde bude zahrnutá aj metodika na hodnotenie hospodárnosti osvetlenia v domácnostiach. Znamená to, že výpočet energetickej hospodárnosti bude zohľadňovať aj vplyv osvetlenia v bytových a rodinných domoch. Osvetlenie bude musieť aj v týchto budovách spĺňať minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť. Potreba využívania energeticky úsporných svetelných zdrojov v domácnostiach bude tak ešte väčšia ako doteraz.

Obr. 1. Štruktúra svetelných zdrojov v oblastiosvetlenia domácností na Slovensku

Užívatelia pritom nemajú dostatok informácií na výber správnych svetelných zdrojov a svietidiel a ani predavači v obchodoch im nedokážu fundovane poradiť. Týka sa to predovšetkým LED zdrojov a svietidiel. V dobe popularity kompaktných žiariviek ako energeticky efektívnych alternatív k obyčajným žiarovkám boli užívatelia často sklamaní kvalitou osvetlenia, pretože kompaktné žiarivky majú odlišné rozloženie svetelného toku v priestore, ako majú žiarovky. LED zdroje sú ešte odlišnejšie – intenzívne bodové zdroje svetla môžu ľahko spôsobovať oslnenie a farba svetla lacných LED zdrojov je jednoducho „nepríjemná“. Môžu síce angažovať odborníkov, u nás sa to však považuje za zbytočný nadštandard a osvetlenie sa koncepčne a odborne rieši ruka v ruke s architektúrou interiéru iba u veľmi náročných užívateľov.

Obr. 2. Svetelné zdroje vybrané na meranie a porovnanie: a) žiarovka E27, 60 W, b) kompaktná žiarivka, E27, 11 W, c) kompaktný LED zdroj – LED retrofit E27, 9,5 W

V období 2013 až 2014 bol na Slovensku vykonaný dotazníkový prieskum na zistenie stavu osvetlenia domácností. Prieskum mal za cieľ zmapovať aktuálnu situáciu v osvetlení domácností, pričom cieľom bolo získať predstavu o preferenciách a použitých riešeniach koncovými užívateľmi – obyvateľmi, a to pri použití dostupné techniky a pri zohľadnení dostupnosti existujúcich systémov i zvyklostí. Okrem úrovne intenzity osvetlenia v miestnostiach, ich veku a inštalovaného príkonu bola zisťovaná i zdrojová štruktúra osvetľovacích sústav.

Obr. 3. Bytové svietidlo s difúzorom použité na modelové porovnanie kriviek svietivosti

Zdrojová štruktúra

Sumárne výsledky pre zdrojovú štruktúru znázorňuje diagram na obr. 1. Ešte stále majú v domácnostiach významné zastúpenie obyčajné žiarovky (a to pri živote 1 000 h a dva roky trvajúcom zákaze žiaroviek na všeobecné použitie). Asi štvrtinu svetelných zdrojov tvoria halogénové žiarovky, ktoré spolu s obyčajnými žiarovkami predstavujú podiel takmer 50 %. 

Zo zvyšnej polovice ostatných zdrojov takmer 30 % zastupujú kompaktné žiarivky, v domácnostiach je to v súčasnej dobe už najrozšírenejší svetelný zdroj. Lineárne žiarivky sa používajú veľmi zriedkavo a aj prieskumom zistený podiel 10 % je skôr prekvapujúci. Postupne sa začínajú presadzovať LED zdroje.

Obr. 4. Krivka svietivosti žiarovky

Obr. 5. Krivka svietivosti svietidla so žiarovkou

Využívanie progresívnych svetelných zdrojov nie je v súčasnosti ešte stále na zodpovedajúcej úrovni, a to nielen z hľadiska zdrojovej štruktúry, ale najmä z dôvodu nedostatočnej odbornosti pri riešení osvetlenia. Výroba a obchod reagujú na dopyt zákazníkov a namiesto dostatočne efektívnej propagačno-informačnej kampane hľadajú riešenia, ako „napasovať“ nové typy svetelných zdrojov do existujúcich objímok svietidiel. Vznikajú tak technicky nevýhodné „retrofity“ – svetelné zdroje určené na priamu náhradu. Namiesto podpory veľmi účinných lineárnych žiariviek sa uprednostňujú kompaktné žiarivky s päticou E27 alebo E14, a dnes sa rovnakými päticami vybavujú dokonca LED! Pritom LED zdroje ponúkajú úplne nové možnosti riešenia osvetlenia prostredníctvom svetelných pásov, pevných, či dokonca pružných, s možnosťou regulovať intenzitu aj farbu, či inštalovanie veľmi drobných LED zdrojov na cielené akcentačné osvetlenie a pod. – možnosti sú takmer neobmedzené. Napriek tomu užívatelia hľadajú LED do existujúcich lustrov s difúzormi v presvedčení, že tieto LED zdroje sú podstatne účinnejšie ako žiarovky, a dokonca aj ako kompaktné žiarivky. Táto nesprávna predstava často vzniká aj v samotných obchodoch, najmä samoobslužných, kde bolo možné vidieť vedľa seba v regáloch 60- až 100W obyčajné žiarovky, 11- až 23W kompaktné žiarivky a 3- až 5W LED zdroje. Ekvivalencia príkonu sa tu sama natíska. To, že uvedené LED zdroje majú svetelný tok menší, užívateľ na obale ani nehľadá a hodnotám svetelného toku v podstate ani nerozumie. Už kompaktné žiarivky s päticou E27/E14 boli pôvodne myslené ako dočasné riešenie pre existujúce svietidlá, kým uplynie ich životnosť a postupne sa prejde na iné, nové typy svetelných zdrojov.

Obr. 6. Krivka svietivosti kompaktnej žiarivky

Obr. 7. Krivka svietivosti svietidla s kompaktnou žiarivkou

Stále sa vo veľkom predávajú svietidlá s objímkami s Edisonovým závitom, pretože zákazníci ich poznajú a stále vyhľadávajú. Nemožno ale od laikov očakávať, že budú poznať lepšie alternatívy.

Aké sú ale v skutočnosti svetelnotechnické vlastnosti ponúkaných retrofitov? Možno naozaj ponúkané retrofity použiť v pôvodných svietidlách a očakávať, že budú svietiť „rovnako“?

Predajcovia bežne deklarujú možnosť náhrady obyčajnej žiarovky ponúkaným retrofitom. Či je to kompaktná žiarivka, alebo LED retrofit. Na obale je uvedený okrem príkonu žiarovky, ktorú je možné nahradiť daným retrofitom, aj jeho svetelný tok.

Obr. 8. Krivka svietivosti LED retrofitu

Meraním sa zisťoval svetelný tok a krivky svietivosti vybraných svetelných zdrojov. Svetelný tok a merný výkon sú prezentované v tab. 1, krivky svietivosti zdrojov na obr. 4, obr. 6 a obr. 8. Zaujímavé je ale porovnanie kriviek svietivosti po umiestnení svetelných zdrojov do bežného typu difúzora, aký sa používa v domácnostiach (obr. 3).

Cieľom modelového porovnania bolo zistiť, aké rozloženie svetelného toku svietidla vytvoria rôzne typy svetelných zdrojov po umiestnení do difúzora. Preto bol zvolený zdola otvorený difúzor, nie difúzor uzatvoreného typu. Predpokladalo sa, že kompaktné žiarivky umiestnené do svietidla päticou nahor, s intenzívnejším smerovaním svetelného toku nabok, budú mať deficit v uhloch blízko nadiru. Pri LED retrofitoch sa zase očakával deficit v uhloch okolo 90°. Krivky svietivosti svietidla s vybranými typmi svetelných zdrojov sú na obr. 5, obr. 7 a obr. 9, svetelný tok a účinnosť svietidla je v tab. 2.

Záver

Meranie potvrdilo, že nahradením žiarovky retrofitom sa podstatne mení krivka svietivosti svetelného zdroja a tým následne aj krivka svietivosti svietidla. Nie je teda možné nahradiť žiarovku bez toho, aby nenastala zmena krivky svietivosti a tým aj zmena rozloženia svetelného toku v miestnosti.

Obr. 9. Krivka svietivosti svietidla s LED retrofitom

Vo svietidlách konštruovaných pre žiarovky je preto potrebné sa vyvarovať používaniu retrofitných svetelných zdrojov, pretože každou výmenou typu svetelného zdroja vo svietidle sa nepredvídateľne zmení jeho svetelnotechnické vlastnosti. A to bez ohľadu na to, či svetelný tok použitého svetelného zdroja je zodpovedajúci pôvodne použitej žiarovke. Jeho rozdielne rozloženie môže spôsobiť nedostatok svetelného toku v požadovanom smere.

Pri vypracúvaní návrhu nových osvetľovacích sústav pre domácnosti je potrebné sa orientovať na svietidlá, ktoré sú priamo konštruované na svetelné zdroje s čo najvyšším merným výkonom – lineárne žiarivky radu T5 a LED s vysokou optickou účinnosťou a bez tmavých difúzorov.

Ing. Jana Raditschová, PhD.,
doc. Ing. Dionýz Gašparovský, PhD.,
STU v Bratislave, Fakulta elektrotechniky a informatiky

---

Článek v elektronické listovací verzi časopisu Světlo č. 4/2016 naleznete zde.