plik

PRZEGLĄD TECHNICZNY 7/2008

T E C H N I K A – T E C H N O L O G I A

Producenci z branży oświetleniowej

co i rusz chwalą się opracowaniem no-

wych rozwiązań wykorzystujących diody

zamiast „tradycyjnych” źródeł światła. Wy-

dawać by się mogło, że wraz z gwałtow-

nym rozwojem optoelektroniki rozpoczęła

się rewolucja, w wyniku której za kilka lat

pożegnamy się z poczciwymi żarówkami,

czy świetlówkami.

Nic bardziej mylnego – diody wchodzą

na rynek powoli i na gwałtowne zmiany

się nie zanosi. Dzieje się tak dlatego, że

parametry oferowanych na rynku elemen-

tów LED (tabela) są zdecydowanie za słabe

w większości zastosowań oświetleniowych.

Aby uzmysłowić sobie jak LED prezen-

tują się pod względem parametrów tech-

nicznych na tle innych typów źródeł, nale-

ży przeanalizować podstawowe parametry

charakteryzujące źródła światła:

– całkowity strumień świetlny, który

określa całkowitą ilość światła wysyłaną

przez źródło;

– skuteczność świetlna, określają-

ca ilość światła emitowaną przez źródło

w przeliczeniu na jednostkę energii elek-

trycznej dostarczonej do źródła;

– trwałość określająca po jakim czasie

połowa źródeł z danej partii przestanie

całkowicie działać. Zanim to jednak na-

stąpi strumień świetlny ulega zmniejszeniu

i w momencie uszkodzenia może spaść

nawet o 30-50% w stosunku do początko-

wego.

Wyróżniającym się parametrem jest

przede wszystkim znakomita trwałość źró-

deł LED, której dorównują jedynie specjalne

wykonania świetlówek (60 tys. h). Niestety

okres użytkowania LED może ulec bardzo

Rewolucji

nie będzie

silnemu skróceniu, w wyniku zbyt wysokiej

temperatury pracy. Może być to spowo-

dowane niezamierzonym wzrostem prądu

płynącego przez diodę lub uszkodzeniem

elementów odprowadzających ciepło.

Problem chłodzenia źródła LED to bar-

dzo poważne zagadnienie, na potwierdze-

nie czego warto przytoczyć fakt, iż pierwszy

seryjnie produkowany pojazd z reflektorami

LED będzie wyposażony w superwydajne

wentylatory do ich chłodzenia! Auto pojawi

się w sprzedaży prawdopodobnie za kilka

miesięcy, a reflektory, nad którymi pracowa-

no kilka lat, ledwo dorównują pod wzglę-

dem jasności popularnym ksenonom.

Oprócz długiego okresu pracy źródła

LED oferują także znakomitą odporność na

narażenia mechaniczne oraz odporność na

częste cykle włączenia–wyłączenia. Dzię-

ki temu w zastosowaniach wymagających

trwałości i odporności (np. światła sygna-

łowe pojazdów, sygnalizatory) przy stosun-

kowo niskich wymaganiach dotyczących

strumienia świetlnego źródła LED są obec-

nie bezkonkurencyjne.

Pod względem skuteczności świetlnej

źródła LED są lepsze od źródeł

żarowych, na poziomie świetlówek

i lamp rtęciowych. Oświetlenie

dużych powierzchni, np. ulic,

garaży, centrów handlowych,

wymaga ogromnych ilości światła.

W takim przypadku każda poprawa

skuteczności świetlnej daje mierzalny

zysk w postaci oszczędności energii

elektrycznej.

W tym obszarze zastosowań źródła

typu wyładowczego wydają się nie do za-

stąpienia. Natomiast w przypadku insta-

lacji oświetleniowych małej mocy, szcze-

gólnie mających charakter dekoracyjny,

źródła LED są znakomitym materiałem

dla projektantów. Dzięki szerokiej gamie

dostępnych barw, niewielkim rozmiarom

i możliwości płynnej regulacji strumienia

świetlnego możliwości tworzenia stają się

praktycznie nieograniczone.

Zastosowanie źródeł LED do oświe-

tlenia ogólnego wymaga połączenia wielu

pojedynczych źródeł w jednej oprawie.

W ten sposób można uzyskać całkowity

strumień oprawy porównywalny ze świe-

tlówkami. Takie rozwiązanie jest bardzo

drogie, jednak pod względem oferowanej

ilości światła nadaje się do zastosowań

oświetlenia ogólnego biur czy korytarzy.

Producenci oferują nawet gotowe systemy

składające się z zasilaczy, źródeł LED, ukła-

dów optycznych, radiatorów i programów

do projektowania, dzięki którym można

stworzyć oprawę idealnie dopasowaną do

naszych potrzeb.

Analizując możliwości rozwoju róż-

nych źródeł światła należy zwrócić uwagę

nie tylko na same źródła, ale także na ca-

łość systemów oświetleniowych. Ogromny

postęp dokonał się w dziedzinie projek-

towania i produkcji opraw, dzięki czemu

uzyskano możliwość precyzyjnego kiero-

wania strumienia świetlnego, a tym samym

zwiększenia strumienia użytecznego. Straty

odbłyśników udało się zmniejszyć do 10%,

co dodatkowo poprawia sprawność sys-

temu. Rozwój elektroniki umożliwił pro-

dukcję nowoczesnych zasilaczy o wysokiej

sprawności. Dziś już praktycznie każda

oprawa świetlówek jest wyposażona w sta-

tecznik elektroniczny, który wydłuża żywot-

ność źródła i eliminuje pulsowanie świata.

Stosowana w świetlówkach rtęć zapew-

nia uzyskanie bardzo wysokiej skuteczności

świetlnej. Jednak jest to substancja nie-

słychanie szkodliwa, w nowych konstruk-

cjach świetlówek dąży się więc do zmini-

malizowania ilości szkodliwych par rtęci.

W najnowszych rozwiązaniach producen-

tom udało się zejść z poziomu kilkunastu

mg do pojedynczych mg w jednej lampie.

Najnowsze źródła światła typu LED,

mimo iż znalazły zastosowanie w kilku

dziedzinach (lampy sygnalizacyjne, sygna-

lizacja świetlna, oświetlenie dekoracyjne),

w najbliższych kilkunastu latach nie wy-

prą z rynku starszych źródeł, szczególnie

w przypadku opraw i systemów oświe-

tleniowych o dużej mocy. Rozwój źródeł

światła należy rozpatrywać całościowo,

uwzględniając także zasilanie, projekto-

wanie oraz technologię wykonania źródeł

i opraw. Rozwój ten zmierza w kierunku

poprawy sprawności systemów oświetle-

niowych, a więc i oszczędności energii.

Każda dyskusja dotycząca

współczesnych źródeł światła

oraz przewidywanych kierun-

ków ich rozwoju nieuchronnie

kończy się na źródłach typu LED.

Autor jest asystentem w Zakładzie Oświetlenia i

Wyposażenia Elektrycznego Pojazdów Instytutu

Transportu Samochodowego.

Wojciech Moćko

Typowe parametry współczesnych źródeł światła

Typ źródła

Moc

Strumień

Skuteczność

Trwałość

[W]

[lm]

świetlna [lm/W]

[tys. h]

Żarówka

15-200

90-3040

6-15

Halogen

25-2000

260-44000

10-22

1÷3

Świetlówka

8-80

400-6150

50-90

8÷20

Rtęciowe

50-1000

2000-57000

40-57

16÷29

Sodowa wysokoprężna

50-1000

4400-130000

88-130

12÷44

Sodowa niskopręzna

18-185

1800-32000

100-172

Metalohalogenkowa

37-2000

3400-220000

74-110

3÷15

LED

140

10÷100