Czy można oświetlić dom diodami LED?

Tekst: Jan Grzonkowski, przewodniczący Polskiego Komitetu Oświetleniowego SEP

Pod pięknym unijnym hasłem ?oszczędzajmy energię i nasze środowisko? żegnamy się z żarówkami, stosowanymi powszechnie w polskich domach. Ich miejsce mają zająć źródła skuteczniej przetwarzające energię elektryczną na światło.

Tradycyjne żarówki będą więc sukcesywnie znikać z rynku. Zakłada się, że co najmniej do 2014 roku pozostaną w ograniczonym zakresie żarówki halogenowe. Źródłami skuteczniejszymi od żarówek, które można używać w oświetleniu domowym, są świetlówki kompaktowe oraz hit ostatniego dziesięciolecia: półprzewodnikowe źródła światła, zwane po polsku diodami elektroluminescencyjnymi (oznaczenie DEL), a po angielsku "Lighting Emitting Diode" (LED).

Czym, poza mechanizmem generacji światła, różnią się te źródła, i co może ograniczać ich powszechne stosowanie?

Jak powstaje światło?

Podstawową różnicą między różnymi typami żarówek (zwanych przez fachowców lampami) jest sposób, w jaki wytwarzają światło. Zależy od niego zarówno trwałość, skuteczność, jak i energooszczędność źródła światła.

Żarówki, czyli lampy żarowe.(zdjęcie) To wspólna nazwa nadawana źródłom światła, które wytwarzają je przez żarzenie się metalowego drucika. Należą do nich zarówno tradycyjne żarówki próżniowe, jak i nowocześniejsze żarówki halogenowe.

- Próżniowe. Światło powstaje na skutek przepływu prądu przez wolframowy drucik zwany żarnikiem, zamknięty w wypełnionej próżnią szklanej bańce. Taka metoda wytwarzania światła sprawia, że niemal 90% pobieranej energii elektrycznej przetwarzają one w ciepło, a tylko 10% - w światło.

- Halogenowe. W nich również źródłem światła jest wolframowy drucik, ale zamknięty w szklanej bańce wraz ze związkami bromu, chloru, fluoru lub jodu (zwanymi halogenkami). Ich zadaniem jest "wyłapywanie" cząstek odparowanego wolframu, które pod wpływem temperatury z powrotem osadzają się na żarniku. Dzięki temu żarówka halogenowa jest 2-5 razy trwalsza od próżniowej.

Świetlówki, czyli lampy wyładowcze.(zdjęcie) Światło powstaje w nich na skutek wyładowań elektrycznych w oparach rtęci lub gazów (najczęściej jodu, argonu lub neonu), wykorzystując zjawisko fluorescencji. Dzięki temu straty energii są znacznie mniejsze. Do lamp wyładowczych należą na przykład jarzeniówki oraz popularne świetlówki kompaktowe. W tych ostatnich wszystkie elementy sterujące ich pracą i stabilizujące napięcie prądu są zamknięte w zintegrowanej obudowie, dlatego można je stosować zamiast tradycyjnych żarówek w standardowych oprawach oświetleniowych.

Świetlówki kompaktowe mogą być dodatkowo wyposażone w czujniki ruchu, czujniki światła, wyłączniki zmierzchowe oraz mieć możliwość regulacji natężenia światła.

Uwaga! Świetlówki zawierają substancje szkodliwe dla środowiska, dlatego nie można ich wyrzucać do śmieci - powinny być poddawane utylizacji.

Diody led, czyli lampy elektroluminescencyjne.(zdjęcie) To najbardziej zaawansowane technicznie źródło światła, wykorzystujące zjawisko elektroluminescencji. W dużym uproszczeniu polega to na tym, że w półprzewodniku, znajdującym się w diodzie LED, na skutek ruchu elektronów powstają fotony, czyli cząstki pola elektro-magnetycznego, jakim jest światło.

Po umieszczeniu w obudowie od kilku do kilkudziesięciu diod, otrzymujemy żarówkę LED, dużo trwalszą i mniej energochłonną od tradycyjnych.

Jakich źródeł światła potrzebujemy?

Czasy, gdy pomieszczenia oświetlane były pojedynczą lampą zawieszoną na suficie minęły. Obecnie w każdym niemal wnętrzu znajduje się kilka opraw, a w nich różnego typu żarówki.

Do ogólnego oświetlania pomieszczeń najczęściej stosujemy żarówki o dużej mocy lub, dla oszczędności, świetlówki kompaktowe. Oprawy ułatwiające poruszanie się i wykonywanie prostych czynności są wygodne, ale nie niezbędne. Wybieramy do nich źródła światła o zdecydowanie mniejszej mocy, zwykle energooszczędne. Zastosowanie i rodzaj oświetlenia dekoracyjnego jest natomiast indywidualnym wyborem właściciela domu i nie podlega żadnym regułom.

Zestawienie właściwości technicznych żarówek, świetlówek, halogenów i diod LED



Funkcje oświetlenia w domu a możliwość zastosowania diod LED

Oświetlenie ma do spełnienia cztery podstawowe funkcje. W pierwszych trzech używa się źródeł światła o barwie umownie "białej". Czwarta wręcz zachęca do większej dowolności.

Ogólne. Jego zadaniem jest umożliwienie dobrego, wygodnego widzenia w całej ważnej w życiu domowym przestrzeni. Zalecenia dotyczące oświetlenia ogólnego, podane w normie PN/EN 12464-1, określają - między innymi - równomierność oświetlenia w całym pomieszczeniu, w tym w strefach otaczających miejsca chwilowej pracy (na przykład otoczenia biurek, blatów kuchennych, ekranu telewizora, czy monitora naszego komputera).

LED w oświetleniu ogólnym. Aby lampa LED mogła służyć do oświetlenia ogólnego w domu (wymagane natężenie światła od 50 do 3000 luxów) musiałaby zapewniać równoległe działanie nawet kilkudziesięciu diod LED. W lampach renomowanych firm, nawet po zastosowaniu dodatkowych elementów optycznych, kąt świecenia nie przekracza 120°. Są to więc dziś w większości oprawy pełniące funkcję naświetlaczy, a nie lamp o szerokim kącie świecenia, który gwarantuje równomierne oświetlenie pomieszczenia. Przy kącie świecenia 50° z typowej wysokości 2,8 m, plama świetlna na podłodze będzie miała średnicę niewiele większą niż 3 m. Pozostała część podłogi i ściany będą ciemne. Oczywiście możliwe jest (choć kosztowne) zastosowanie na suficie kilku takich lamp, co rozwiązuje problem oświetlenia podłogi, ale nie równomierności oświetlenia ogólnego. Dotyczy to zarówno oświetlenia bezpośredniego, jak i pośredniego (lampy oświetlają sufit, a ten odbija światło w kierunku ścian i podłogi).

Dlatego renomowane i odpowiedzialne firmy oświetleniowe nie oferują dotychczas sprzętu do oświetlenia ogólnego pomieszczeń. Jednak dynamika zmian konstrukcyjnych i materiałowych może ten stan zmienić w ciągu kilku najbliższych lat.

Dekoracyjne. Jego zadanie polega na tworzeniu miłego, satysfakcjonującego użytkowników wyglądu wnętrz. Tę funkcję powinny pełnić - w wyniku wyboru ładnego sprzętu oświetleniowego (lamp) - zarówno oświetlenie ogólne, jak i miejscowe oraz orientacyjne. Jednak zasadniczą rolę w tworzeniu wrażenia estetycznego powinien, i coraz częściej pełni, wyspecjalizowany sprzęt oświetlenia dekoracyjnego - podświetlania wybranych obiektów (obrazów, rzeźb, gzymsów), tworzenia interesującej mapy plam świetlnych (światłocienie na ścianach i suficie). Oświetlenie dekoracyjne chętnie "korzysta" ze źródeł światła barwnego, a także zmieniających kolor i natężenie. Często też eleganckie oświetlenie dekoracyjne wykorzystuje źródła światła "białego".

LED w oświetleniu dekoracyjnym. Tę funkcję oświetlenie LED spełnia idealnie, dzięki możliwości stosowania diod:

- różnych barw - bursztynowej, czerwonej, żółtej, niebieskiej i zielonej;

- światła białego, powstającego w wyniku mieszania światła trzech barwnych diod - czerwonej, zielonej i niebieskiej (RGB, od angielskich nazw kolorów: red, green, blue), posiadające możliwość łagodnej lub skokowej zmiany barwy światła całego źródła;

- światła białego o różnym rodzaju bieli: od ciepłego, białokremowego - podobnego do barwy światła żarówki, przez białe, po dzienne - białe o dużym udziale światła niebieskiego;

- w oprawach o bardzo małych wymiarach i dużych jaskrawościach, co umożliwia intensywne oświetlenie nawet niewielkich przedmiotów z dużej odległości.

Miejscowe. Bywa także nazywane oświetleniem miejsca pracy, dlatego że eksponuje światłem te powierzchnie, na których wykonujemy jakieś czynności - na przykład blat kuchenny, stół, biurko lub umywalkę itp. Zalecenie dotyczące oświetlenia miejsc pracy również określa norma.

LED w oświetleniu miejscowym. Dzięki dużej jaskrawości świecenia diod i kształtowi wytwarzanego strumienia światła (jest on stosunkowo wąskim stożkiem), lampy LED mają idealne właściwości do stosowania ich w oświetleniu miejscowym.

Orientacyjne Ma zapewnić bezpieczne i wygodne przemieszczanie się po domu. Używa się do tego oświetlenia ogólnego lub systemów oświetlenia podłogi w korytarzach, schodów i innych pomieszczeń (szczególnie pokoi dziecięcych), które umożliwiają wygodne poruszanie się bez konieczności niepokojenia domowników włączaniem oświetlenia ogólnego.

Diody LED w oświetleniu orientacyjnym. Stosowane tu oprawy wyposażone w LED-y muszą mieć możliwość wentylowania, która zapewnia optymalną temperatury pracy diod.

Parametry techniczne różnych źródeł światła

Jeśli chcemy świadomie wybierać żarówki, powinniśmy zwracać uwagę nie tylko na ich moc, czy opisy świadczące o energooszczędności (na przykład "zużywa 20 razy mniej prądu niż zwykła żarówka"). Istotna jest nie sama moc żarówki czy świetlówki, ale także jej wydajność. Warto też zwracać uwagę na właściwości emitowanego światła.

Strumień mocy. Świadczy o rzeczywistej wydajności źródła światła, w przeciwieństwie do jego mocy (podawanej w Watach), która oznacza tylko ilość pobieranej energii. Strumień mocy natomiast oznacza ilość światła, jakie wyprodukuje żarówka z każdego pobranego Wata energii elektrycznej. Parametr ten podawany jest w lumenach (jednostkach określających całkowitą ilość światła wyemitowaną przez źródło) na Wat - im wyższa liczba im towarzyszy, tym bardziej energooszczędne jest źródło światła.

Oddawanie barw. To parametr określający, jak światło żarówki wpływa na postrzeganie kolorów - jak naturalnie lub nienaturalnie wyglądają barwy w sztucznym oświetleniu (ma to znaczenie np. przy oświetleniu stołu lub blatu kuchennego). Miarą zgodności barw przedmiotów oświetlanych danym źródłem światła jest wskaźnik Ra. Jego maksymalna wartość wynosi 100 - ma ją na przykład światło dzienne oraz większość lamp żarowych. Do oświetlenia wnętrz, w których przebywają ludzie, zaleca się źródła światła o wskaźniku Ra większym niż 80.

Barwa światła. Nazywana jest inaczej temperaturą barwową i podawana w stopniach Kelvina. Stosowane w domach źródła światła mają najczęściej temperaturę barwową ciepłobiałą, neutralną (chłodnobiałą) lub dzienną (zimną).

Przykładowe temperatury barwowe:

- 1600 K - wschód i zachód słońca;

- 2800 K - barwa ciepłobiała z odcieniem żółtym (żarówka);

- 4000 K - barwa biała;

- 5000 K - barwa chłodnobiała;

- 6500 K - barwa dzienna;

- 20000 K - barwa czystego nieba.

Teraźniejszość i przyszłość

Stosując w oświetleniu miejscowym, dekoracyjnym czy orientacyjnym oprawy przeznaczone do LED, trzeba sprawdzić, czy są konstrukcyjnie chłodzone. Nie należy ich też szczelnie zamykać pod tynkiem - np. opraw oświetlenia orientacyjnego.

Dzisiejszy poziom techniki ogranicza możliwość zastosowania diod LED w ogólnym oświetleniu domowym. Rozwój półprzewodnikowych źródeł światła wykazuje jednak wielką dynamikę. Jest więc nadzieja na powstanie w najbliższych latach rozwiązań, które umożliwią wykorzystanie technologii LED w oświetleniu domowym bez ograniczeń.

Zapisz się na NEWSLETTER. Co tydzień najnowsze wiadomości o budowie, remoncie i wykańczaniu wnętrz w Twojej poczcie e-mail: Zobacz przykład



Skomentuj:

Czy można oświetlić dom diodami LED?