Nové příležitosti pro svítidla s LED

Technika LED je mladá součást světelné techniky, jejíž kořeny ale v odděleních vývoje a výzkumu světelnětechnického průmyslu nenajdeme. Mohli bychom si myslet, že na tom nezáleží. Kdyby tu však nebyl vlastní obor světelné techniky se svými poznatky a zkušenostmi, které shromažďoval celá desetiletí a z kterých vyplynuly specifické požadavky na světlo pro člověka. A pokud tyto požadavky, které vycházejí z potřeb našeho zraku a které se v posledních několika staletích zásadně nezměnily, nebudeme z neznalosti a nebo pouze okrajově respektovat, může to mít vážné důsledky.

 

Podívejme se na problémová, popř. diskutovaná témata. A začněme s těmi méně technickými.

 

Často vedená lékařská diskuse o možných negativních vlivech vysokého podílu modrého světla bílých LED na hladinu melatoninu, obzvláště při noční práci, by měla být podnětem pro odpovídající výzkumy. Tato námitka by neměla být výrobci zdrojů a svítidel následujícím komentářem smetena pod stůl. „Upozornění, že osvětlení při noční práci ohrožuje lidské zdraví, není ničím doloženo…“

 

Zkoumání vlivu nově vyvíjených technických prostředků na fyzický a psychický stav člověka není obvyklou prací inženýrů a fyziků. Avšak dnes velmi často používaný pojem ergonomie v osvětlení je tím spojovacím můstkem mezi technikou a jejím vlivem na člověka.

 

Ergonomie by měla být u nově vyvíjených technických prostředků nebo zařízení jedním z hlavních cílů a neměla by být v záplavě nadšení pro novou věc zapomenuta.

 

LED je jistě velmi perspektivní technika. Které základní požadavky musí být ale společně s účinností splněny, má-li být realizováno

ergonomické osvětlení? Je to:

Tento úkol plní v současné světelné technice svítidla a v nich reflektory, popř. jiné systémy určené k vedení a směrovaní světla. V posledních čtyřech letech je častá snaha vytvořit ze zdroje LED LED svítidlo. Toto snažení vyvolává pochybnosti o tom, zda nadšení pro novou techniku nepadnou za oběť poznatky o ergonomickém osvětlení.

 

Osvětlování je více, než co nejefektivněji dopravit světlo z bodu A do bodu B.

 

Podívejme se na zmiňovaný požadavek zábrany oslnění. Oslnění, aspekt, který je třeba brát tu více tu méně v potaz, v závislosti na některých módních trendech, které se v osvětlovací technice objevují. Jde ovšem o jev, který může mít podle intenzity i mimořádně silný vliv na zrakové vnímání člověka. Každému je téma oslnění jasné, jestliže je např. vyvoláno protijedoucím vozidlem při jízdě automobilem v noci (obr. 1).

 

Tento druh přechodového oslnění vznikne náhlou změnou jasu zorného pole. Oko je adaptováno na nízkou hladinu jasu a nestačí se rychle adaptovat na vysokou hodnotu jasu, se kterou je konfrontováno. Kromě tohoto se oslnění podle příčiny rozeznává ještě přímé, odrazem, závojové a oslnění způsobené vysokým kontrastem jasů (obr. 2. a obr. 3).

 

Při navrhování osvětlení, které má být pro uživatele příjemné (ergonomické), se na tyto poznatky bere zřetel. Zabraňuje se přímému kontaktu pozorovatele se zdrojem vysokého jasu nebo se zvýší jas okolních ploch, aby byl snížen kontrast jasů a situace byla pro pozorovatele přijatelná.

 

Světlomet automobilu, který řidiče v noci oslňuje (v podstatě oslepuje), je ve dne vnímán maximálně jako rušivé oslnění.

 

Tento stav je možné najít i ve způsobu posuzování oslnění, který používá norma ČSN EN 12464. Oslnění je v této normě hodnoceno pomocí indexu oslnění UGR (Unified Glare Rating). Při tomto způsobu je plocha s vysokým jasem hodnocena z hlediska oslnění příznivěji, jestliže se jas okolní plochy zvýší.

 

I u nových světelných zdrojů, jakými jsou LED, je tedy nutné zabránit přímému oslnění způsobenému vysokým jasem, stejně jako je nutné zabránit vzniku velkých rozdílů jasů.

 

Že v současné době platné normy nejsou vhodným nástrojem k posuzování těchto požadavků, není v odborných kruzích žádným tajemstvím. Diskuse se však nyní soustřeďují na normy, které hodnotí LED jako světelný zdroj, a ne na hodnocení situace, kdy je použito větší množství LED v rámci jedno svítidla.

 

U dvou stejně velkých ploch, které produkují stejný světelný tok, bude jas vyzařující skupiny LED vyšší než jas zářící plochy reflektoru (obr. 4). Rozdíl se zvyšující se účinností LED dále poroste.

 

Ukazuje se, že cesta vytvoření svítidla pouhou kombinací LED a čočky nebyla dokonalým řešením. Technická svítidla budou i při rostoucí účinnosti LED vždy potřebovat skupinu LED.

 

Vedle již popsaných možných problémů s vnímáním (jasy, oslnění) trpí některými slabinami i produkty s LED, které se v současné době intenzivně tlačí na trh s venkovním osvětlením. Problémy jsou způsobeny především zjednodušeným pohledem na celou problematiku. Nejúčinnější, co se týče světla veřejného osvětlení, je-li nasměrováno a přivedeno pouze na vozovku. Při pohledu výhradně na plochu komunikace se může stát, že oblasti mimo komunikaci nebude člověk schopen prostorově vnímat. To by však asi také nebylo to, co tvůrce původně zamýšlel. Vytvořit takto účinnou osvětlovací soustavu by bylo možné i se současnými prostředky, které jsou k dispozici, tedy klasické světelné zdroje a k tomu účelu navržené reflektory. Avšak takovéto řešení nikdy nebylo cílem.

 

A nejenom již zmiňované řešení často vede k absurdním srovnáním mezi soustavami pro veřejné osvětlení se současnou technikou a technikou s LED. Nyní několik nepřesností, které zabraňují rozumnému srovnávání takovýchto soustav.

Následují tři příklady, jak je možné zabránit přímému pohledu do vysoce výkonných LED, a tím i možnému oslnění (obr. 5).

 

Obrázky ukazují, že zabránit oslnění vysokým jasem lze tak, že světlo ze svítidla bude vyvedeno jedním, popř. při použití vysoce lesklých ploch dvěma odrazy. Při použití materiálů MIRO Silver (ρ = 98 %) se při dvou odrazech ztratí pouze 4 % světelného toku.

 

Takto koncipované reflektory, které jsou vyrobeny z časově stálého materiálu MIRO Silver (činitel celkového odrazu světla 98 %) a jež spojují znalost toho, jak je třeba se světlem zacházet, s výhodami LED vyzařujícími do poloprostoru, jsou schopny:

Také specialisté z dodavatelského průmyslu, specialisté na optické systémy ukazují první pozitivní výsledky tohoto vývoje. Příklad od německého specialisty Alux-Luxar (obr. 6): primární i sekundární reflektor z MIRO Silver zabraňují vzniku vysokých jasů v jednotlivých bodech a zajišťují cílené směrování světelného toku.

 

Nechme se tedy překvapit, jaké možnosti průmysl najde nejenom ve smyslu vysoké účinnosti, ale také ve smyslu dobrého osvětlení pro člověka.

 

 

Obr. 5. Zabránit oslnění vysokým jasem lze vyvedením světla ze svítidla jedním, popř. při použití vysoce lesklých ploch dvěma odrazy; při použití materiálů MIRO Silver (r = 98 %) se při dvou odrazech ztratí pouze 4 % světelného toku