Ulaz za korisnike

Učinkoviti sustavi rasvjete

|
Učinkoviti sustavi rasvjete
 
Učinkoviti sustavi rasvjete
Najviše informacija tijekom života čovjek prikuplja vidom jer je naša okolina ponajprije vizualan svijet, a oko jedno od najosjetljivijih osjetila koje prikuplja oko 80% informacija

Kupnji ili odabiru izvora svjetla ili pak cijeloga rasvjetnog sustava ne pridodajemo dovoljno pažnje, ili mislimo da je rasvjeta objekta najmanja briga. Učinkovitost, luminiscencija, rasvijetljenost i cijena pojmovi su koji moraju biti razjašnjeni ukoliko želimo imati adekvatan ugođaj, ali i zdravu mikrookolinu.

Najviše informacija tijekom svojeg života čovjek prikuplja vidom jer je naša okolina ponajprije vizualan svijet, a oko jedno od najosjetljivijih osjetila koje prikuplja oko 80% informacija. Lošom rasvijetljenošću, a svjetlo je medij koji omogućuje vizualnu percepciju, kvalitetan prijam informacija ne bi bio moguć.

Osim što utječe na sustav prikupljanja informacija, svjetlost utječe i na zdravlje i na raspoloženje, te određuje ritam života, a izostanak dovoljne količine svjetla stvara osjećaj nesigurnosti. Prosječan Europljanin provede više od 90% svog vremena u zatvorenu prostoru, stoga je važnost umjetne rasvjete iznimno bitna.

Čovjek je još od davnih dana koristio vatru kao izvor svjetla, a ta se tradicija održala do dolaska plinskih svjetiljki. Elektrifikacijom je razvoj izvora vrlo velikom ekspanzijom dobio na dinamici unatrag nekoliko desetaka godina.

Svjetlost je elektromagnetsko zračenje valnih duljina od 10-7 do 10-3 m koje nadražuje mrežnicu oka i time izaziva osjet vida, a vidljivi dio spektra obuhvaća valne duljine od 380 nm do 780 nm.

Kako se ljudsko oko razvija do puberteta, od iznimne je važnosti i kvalitetna rasvjeta. Za sunčana dana rasvijetljenost horizontalne plohe može dostići i 100.000 lux-a, u hladu 10.000 lux-a, a pri slaboj mjesečini i manje od 0,5 lux-a, no prilagodljivost sustava vida omogućava nam da vidimo u svim uvjetima.

Postoje dva načina generiranja umjetnog svjetla: termičko zračenje i luminiscentno zračenje, što čini i osnovnu podjelu izvora svjetlosti. Klasičan je primjer termičkog zračenja žarulja sa žarnom niti, a luminiscentnog zračenja fluo cijev. Svjetlost se opisuje na dva načina, fizikalnim (energetskim) i fotometrijskim (svjetlo-tehničkim) veličinama. Svjetlosni tok predstavlja snagu zračenja u svim smjerovima, a npr. žarulja sa žarnom niti od 100W ima tok 1380 lm, dok fluo-cijev od 18W ima tok 1350lm.

Jakost svjetlosti predstavlja snagu zračenja koju emitira izvor svjetlosti u određenom smjeru. Rasvijetljenost je mjerilo za količinu svjetlosnog toka koja pada na određenu površinu. Primjerice, rasvijetljenost radnog mjesta je 500-750 lx, a za sunčana dana 50-100.000 lx. Sjajnost (luminacija) opisuje fiziološki učinak svjetlosti na oko.

Gledajući sa aspekta energetske učinkovitosti, jedan je od najvažnijih parametara svjetlosna iskoristivost. Svjetlosna iskoristivost izvora svjetlosti definira se kao omjer dobivenog toka izvora svjetla i uložene snage, odnosno prikazuje iskoristivost kojom se uložena električna energija pretvara u svjetlost. Klasične žarulje sa žarnom niti imaju iskoristivost 10-15 lm/W, metal-halogene žarulje 100 lm/W, a niskotlačne natrijeve žarulje i više od 150 lm/W. Teorijska granica cijelog vidljivog spektra je 199 lm/W, a za monokromatsko (jednobojno) zeleno svjetlo 683 lm/W.

Tipovi rasvjete

Izvori svjetla okarakterizirani su osnovnim veličinama: svjetlosni tok (jakost svjetlosti), uzvrat boje, temperatura boje i svjetlosna iskoristivost. Kako je već napomenuto, postoje dvije osnovne podjele : termičko zračenje (sa žarnom niti) i luminiscentno zračenje (izboj u plinu), a spomenut ćemo značajnije tipove.

Žarulja sa žarnom niti

Osnovni je princip prolazak električne struje kroz materijal (npr. žarnu nit od Wolframa) dok se ne zagrije do temperature na kojoj dobivamo vidljiv spektar svjetlosti .

Klasična žarulja sa žarnom niti

Još je uvijek najrašireniji tip rasvjete, no koristi se sve manje. Svjetlost nastaje tako što električna struja teče kroza žarnu nit od Wolframa i ugrijava je na temperaturu od 2600-3000 K te usijava. Svjetlosna iskoristivost iznosi oko 9-17 lm/W (5% svjetla – 95% topline). Posebnosti su ovoga tipa rasvjete: svjetlosni tok starenjem (životni vijek 1000 h) pada i do 15%, osjetljivost na pad napona (pada tok) odnosno porast napona (rapidno se smanjuje životni vijek).

 Halogene žarulje

I ovaj tip žarulja ima žarnu nit, ali koriste termičko zračenje pri generiranju svjetla. Dodavanjem halogenida omogućavaju se više temperature, manji volumen i gotovo nikakav faktor prljanja, tako da se povećava i učinkovitost ( i više od 10% energije pretvara se u vidljivu svjetlost ). U odnosu na klasične žarulje sa žarnom niti halogene žarulje traju i do 4000 sati, imaju veću svjetlosnu iskoristivost, konstantan tok i sjajno bijelo svjetlo. No, s obzirom na strukturu ostao je problem osjetljivosti na pad odnosno rast napona.

Žarulje na izboj u plinu

Kod ovih se žarulja svjetlost generira principom luminiscentnog zračenja. Električni izboj u cijevi napunjenoj plinom ili parama kao rezultat ima kretanje elektrona koji se pod djelovanjem magnetskog polja sudaraju s atomima plina. S obzirom na tip žarulje i premaz stjenke dobivamo vidljivo svjetlo. Jačina se struje regulira (balansira) odnosno prigušuje predspojnom napravom (balast, prigušnica).

Čovjek je još od davnih dana koristio vatru kao izvor svjetla, a ta se tradicija održala do dolaska plinskih svjetiljki. Elektrifikacijom je razvoj izvora svjetla unatrag nekoliko desetaka godina vrlo velikom ekspanzijom dobio na dinamici

Fluorescentne žarulje (cijevi)

Ovaj tip žarulja pripada niskotlačnim izvorima na izboj. Svjetlost dobivamo tako da elektroni od sudara, u npr. živinim parama, stvaraju nevidljivo zračenje koje se pri srazu ? sa stjenkom premazanom fluorescentnim premazom pretvara u vidljivu svjetlost. Ovo je vrlo raširen oblik rasvjete zbog visoke svjetlosne iskoristivosti (70-130 lm/W) i dugog vijeka trajanja (6-15 000 sati), a primarna učinkovitost je oko 25% (4-5 puta više od klasične žarulje).

Veliku primjenu ima u javnim i poslovnim zgradama, gdje su i znatni potencijali ušteda. Kontrola intenziteta rada moguća je pomoću elektronskih prigušnica. U kućanstvima je primjerenija uporaba kompaktnije inačice – fluokompaktne žarulje. Fluokompaktna žarulja je u stvari manja varijanta savinute fluo cijevi s prigušnicom i integriranim elektroničkim sklopom ili bez njih/njega , prilagođenim za klasičan priključni navoj („grlo E 27“). Sličnih je tehničkih karakteristika kao i fluo cijev.

Prigušnica

Prigušnica je element strujnog kruga koji se nalazi ugrađen u svjetiljci ili žarulji, a služi za ograničavanje struje. Može biti magnetska (stariji tip – velik obujam, veliki gubici do 25%, nemogućnost regulacije) i elektroničke predspojne naprave (mali gubici ispod 5%, mogućnost regulacije i spajanje na PC sustav). Osim navedenoga, elektroničke predspojne naprave imaju tiši pogon bez treptaja svjetla, dulji vijek izvora te manji trošak održavanja. Zbog toga se nastoji zabraniti korištenje magnetskih prigušnica.

 Visokotlačne žarulje na izboj

U ovu se grupu ubrajaju živine žarulje, metal-halogene žarulje i visokotlačne natrijeve žarulje. Izboj u plinu dešava se u žišku, a zbog različitih principa generiranja svjetla imaju i bitno različite karakteristike.

Živina žarulja

Pred zabranom su korištenja u EU zbog visokog udjela žive. Ima iskoristivost do 60 lm/W i životni vijek od 16.000 sati. Negativna je strana (osim žive) to da postupak paljenja traje 3-6 minuta, a nakon što se ugasi, postupak ponovnog paljenja traje 5-10 minuta. Koristi se u cestovnoj i industrijskoj rasvjeti. Postoji i inačica «miješanim svjetlom» niže iskoristivosti. Također, izbacuje se iz uporabe.

Metal-halogena žarulja

Princip je sličan kao i kod živinih žarulja, s dodatkom metal-halogenida. Iskoristivost je i do 120 lm/W, a primjenjuju se u rasvjetama od automobilske, unutarnje i vanjske do fotorasvjete. Negativna je strana to da postupak paljenja traje 3 minute, a nakon gašenja postupak ponovnog paljenja na toplo je 5-20 minuta.

Natrijeve žarulje

Za razliku od živinih žarulja, ovdje se izboj događa u natrijevim parama. Ove žarulje imaju najveću iskoristivost (150 lm/W) i životni vijek od 32.000 sati, ali i lošiji uzvrat boje (naglašena topla žuta boja). Postupak paljenja je 5 minuta, a nakon što se ugasi, postupak ponovnog paljenja na toplo 1-2 minute, što je bolje od ostalih. Postoji i niskotlačna inačica vrlo visoke iskoristivosti (200 lm/W), ali i dužeg perioda paljenja (20 minuta), dok je paljenje na toplo, zbog niskog tlaka, trenutno.

 Svjetiljke i regulacija

Osim samih izvora svjetla, na učinkovitost sustava rasvjete utječu i svjetiljke. Svjetiljka je naprava koja služi za kontrolu, distribuciju, filtriranje i transformiranje svjetla. Najčešće se sastoji od više izvora svjetla i može imati ugrađenu regulaciju rada prema unaprijed ugrađenim kriterijima ili reguliranu pomoću danjeg svijetla (day-light sustavi). Korištenjem takvih sustava moguće su uštede u radu i do 50% ( ovisno o potrebama).

Postoji još niz opcija uštede u rasvjeti kao što su korištenje centralnog upravljačkog sustava, „pametno“ projektiranje (količina svjetla opada kvadratom udaljenosti), korištenje prirodnog svjetla – svjetlarnica, arhitektonski kriteriji itd.

Budućnost rasvjete - LED

Iako je ova tehnologija poznata već 50 godina, a prva je industrijska primjena bila 70-ih godina, tek se unatrag 10-ak godina razvojem tehnologije i industrije počinje znatnije primjenjivati. Najpoznatija je primjena u prometnim znakovima i semaforima te u autoindustriji.

Prednosti ove rasvjete leže u činjenici da je učinkovitost čak 30%, iskoristivost veća od 50 lm/W i mala potrošnja energije, da je trajnost 100.000 sati te da ima vrlo male dimenzije i visoku mehaničku otpornost. Zbog malih dimenzija i relativno velikog rasipanja snage i topline dolazi do pretjeranih termičkih naprezanja što može rezultirati kvarom.

Materijali