Reflektory SRS (Segmented Reflector System) – účinnější alternativa symetrických hladkých reflektorů
| Reflektory SRS® (Segmented Reflector System) – účinnější alternativa symetrických hladkých reflektorů M. Domino, Ing. Jan Kühn, Indal C&EE s. r. o. Úvod Jedním z nejběžněji používaných typů reflektorů v návrzích a výrobě reflektorů v oblasti osvětlení jsou reflektory symetrické podle vertikální osy. Těmito reflektory se osazují svítidla určená k osvětlení venkovního prostředí (pro dosažení úzkých fotometrických charakteristik) a dekorativní svítidla (pro dosažení širokých fotometrických charakteristik k osvětlování městských ulic a parků). Svítidla se symetrickými reflektory se rovněž používají v průmyslovém a interiérovém osvětlení k dosažení účelných fotometrických charakteristik s využitím koncentrovaného nebo difuzního rozložení světelného toku. Cílem této studie je nalézt efektivnější alternativu k tomuto typu reflektoru. Vývoj v teoretické rovině Nejdříve byl zvolen typ svítidla, které umožnilo použití připravovaného konceptu. Zvolené svítidlo je znázorněno na obr. 1. Je to svítidlo, jehož světelný zdroj je ve svislé poloze. Jeho části jsou ukázány na obr. 2. Nezávisle na použitém difuzoru (popř. krycím skle) se tato studie soustřeďuje na reflektor, který je hlavním prvkem pro kontrolu vyzařování světla svítidla. Obr. 1. Běžné typy svítidel s reflektorem pro osvětlení venkovního prostředí
Ve studii byla použita vysokotlaká sodíková výbojka o příkonu 150 W, jedna z nejvíce používaných ve venkovním osvětlení. Přímky, které vycházejí z bodu P na obr. 2, představují světelné paprsky vycházející ze zdroje (přerušovaná čára) a odrážející se v reflektoru (souvislá čára). V pravé horní části obrázku je zřetelné, jak v horizontálním řezu většina odráženého světla dopadá na zdroj, objímku a ostatní díly na upevňovací části svítidla. Symetrický reflektor nadměrně soustřeďuje světlo do osy souměrnosti, která je ve většině případů totožná s osou symetrie zdroje. Nadměrné množství světla dopadající na zdroj způsobuje zvýšení teploty v prostoru výbojky, zvyšuje pravděpodobnost předčasné poruchy a zkracuje její životnost. U tohoto typu reflektorů zvýšené napětí oblouku ve zdroji většinou převýší maximální, výrobcem doporučenou hodnotu pro zajištění jeho správné funkce. Obr. 3. Konvenční reflektor a reflektor SRS
Vzhledem k tomu, že se velká část světelného toku odraženého od částí zamezujících jeho výstup ze svítidla vrací zpět, významně se snižuje jeho účinnost a také se ztrácí kontrola nad rozložením světelného toku vycházejícího ze svítidla. To vše vede k nižšímu výkonu zařízení a ke snížení kvality osvětlení. V rámci řešení těchto problémů byl vyvinut systém reflektoru SRS. Jeho osový profil je stejný jako u symetrického reflektoru a spolu s různými typy krytů určuje požadované fotometrické charakteristiky. Je tvořen vertikálními segmenty (obr. 3). Jednotlivé segmenty reflektoru musí být pečlivě orientovány v prostoru, aby bylo možné kontrolovat každý bod zóny, kterou prochází odražené světlo uvnitř svítidla, a to tak, aby vystupovalo z reflektoru po jediném odrazu. Účinek segmentace je znázorněn na horizontálním řezu reflektoru na obr. 2.  Obr. 5. Rozložení jasu symetrického reflektoru (vlevo) a uvnitř reflektoru SRS (vpravo) Každý segment určuje horizontální odchylku každého odraženého paprsku světla. Obvykle jde o souvislou část povrchu se zakřivením ve všech směrech v prostoru. Segment začíná u výstupního otvoru reflektoru a přechází až do zóny (výšky) na osovém profilu reflektoru, kde odražené světlo přestává dopadat na součásti svítidla zabraňující jeho efektivnímu výstupu ze svítidla. V našem případě bylo použito jemné elipsovité tvarování u každého segmentu, aby se též zvýšila mechanická pevnost a vylepšil se estetický vzhled (obr. 4). Vývoj U symetrického reflektoru je zřetelná vysoká koncentrace světla v ose symetrie zdroje, zatímco u reflektoru SRS prochází většina odraženého světla zónou mimo zdroj a objímku. Zdroj ani objímka tedy světelnému toku nijak nepřekážejí. Snížení množství světla dopadajícího na objímku a jiné součásti na ose symetrie svítidla přispívá také k minimalizaci neefektivně vyzařovaného světla, které vzniká při dalších odrazech, a napomáhá omezení emise rušivého světla do horního poloprostoru.  Obr. 6. Svítidla použitá pro ověření výsledků (rozměry v milimetrech) Procento světelného toku odraženého od samotné výbojky se sníží až na 0,2v porovnání se 13,7cího na objímku klesne až na 3,9ého reflektoru. To vyvolá teoretické zvýšení účinnosti svítidla z 54,3 % u symetrického reflektoru na 77,5 % u reflektoru SRS. Tato skutečnost má za následek značné zvýšení úrovně osvětlení. Předchozí teoretické procentuální hodnoty jsou založeny na přesné simulaci svítidel znázorněných na obr. 3. Při simulaci se zvažují všechny optické vlastnosti celého zařízení (vlastnosti zdroje při vyzařování světla i vlastnosti veškerého materiálu uvnitř svítidla). V praxi je zvýšení výkonu svítidla u symetrického reflektoru provázeno příliš silným tokem světla souvisejícím s ohřevem zdroje. Ověření v praxi Výsledky byly experimentálně ověřeny s prizmatickým sférickým krytem, do něhož byl vložen reflektor SRS (obr. 3), jehož objem tvořil přibližně 50 % objemu symetrického reflektoru (obr. 6). Byl vybrán takový sférický kryt, aby jeho jednoduchá geometrie minimalizovala vliv na výsledky, přičemž mezi oběma typy reflektorů byly výrazné rozdíly. Přestože byl reflektor SRS menší, výsledek měření ukázal zvýšení světelného výkonu směřujícího do dolního poloprostoru svítidla o 29,8 % a snížení množství světla neefektivně vyzařovaného směrem nad horní část svítidla o 27,4 %. U typické instalace osvětlení vozovky, jejíž šířka se rovná 1,5násobku montážní výšky a vzdálenost mezi svítidly čtyřnásobku montážní výšky, bude zvýšení úrovně osvětlení po nahrazení symetrického reflektoru reflektorem SRS v průměru o 16,5 %. Závěr Na základě uvedených skutečností a údajů je možné konstatovat, že reflektor SRS je vhodnou alternativou běžných hladkých symetrických reflektorů. Jeho použití optimalizuje světelný tok všech svítidel, jejichž světelný zdroj je umístěn v ose symetrie reflektoru. Je to alternativa vhodná pro zařízení, kde prioritou je minimální údržba, úsporný provoz a snížení emise rušivého světla. Indal C&EE s. r. o. | |||||
