SlideShare a Scribd company logo
1 of 36
Download to read offline
Moduł 3
Źródła światła i oprawy oświetleniowe
1. Podstawowe wielkości świetlne
2. Właściwości źródeł światła
3. Przegląd współczesnych źródeł światła
4. Oprawy oświetleniowe
2
1. Podstawowe wielkości świetlne
W technice świetlnej stosuje się następujące wielkości świetlne:
 strumień świetlny  [lm];
 światłość I [cd];
 luminancja
S
I
L  



2
m
cd
;
Powyższe wielkości charakteryzują źródło światła. Strumień świetlny określa
ilość światła wypromieniowaną przez źródło. Światłość określa ilość światła wypromie-
niowaną w określonym kierunku (lub w określonej przestrzeni – kącie bryłowym). Lu-
minancja jest wielkością, która określa, jak dużo światła wypromieniowuje dana po-
wierzchnia źródła (np. jeżeli ta sama ilość światła wypromieniowana jest przez świe-
tlówkę i żarówkę halogenową, to większą luminancję posiadać będzie żarówka haloge-
nowa ze względu na małą powierzchnię). Duża luminancja jest zjawiskiem niepożąda-
nym, gdyż prowadzi zwykle do powstania olśnienia.
Parametrami dodatkowymi charakteryzującymi źródła światła są:
 skuteczność świetlna określająca, ile światła można uzyskać z mocy elektrycznej tego
źródła; im wyższa skuteczność świetlna, tym źródło bardziej wydajne,
 współczynnik oddawania barw, który określa wierność oddawania barw przedmio-
tów oświetlanych tym źródłem w odniesieniu do światła słonecznego.
W przypadku elektrycznych źródeł światła podaje się moc elektryczną, napięcie
znamionowe oraz rodzaj przyłącza (np. gwint E27).
Podstawowymi parametrami charakteryzującymi oświetlenie obiektów są:
 natężenie oświetlenia
S
E


 [lx];
 równomierność oświetlenia.
Skuteczność świetlna (hz) jest to stosunek strumienia świetlnego emitowanego
przez źródło światła do pobieranej przez nie mocy (rys. 3.1). Jednostką skuteczności
świetlnej jest lm/W.
Rys. 3.1 Przykład wyznaczania skuteczności świetlnej żarówki
Źródło: www.ciop.pl
3
Trwałość użyteczna jest określana najczęściej czasem świecenia źródła światła
do chwili, kiedy wartość jego strumienia świetlnego zmniejszy się o 20 ÷ 30% w stosun-
ku do wartości początkowej.
Wygląd określonego przedmiotu może ulegać zmianom w warunkach oświetlania
różnymi typami źródeł światła. Dlatego też ważny jest dobór odpowiedniego stopnia
oddawania barw do danego rodzaju pracy. Właściwości oddawania barw przez źródła
światła charakteryzuje się tzw. ogólnym wskaźnikiem oddawania barw (Ra). Jest on
miarą stopnia zgodności wrażenia barwy przedmiotu oświetlonego danym źródłem
światła z wrażeniem barwy tego samego przedmiotu oświetlonego odniesieniowym
źródłem światła w określonych warunkach (rys. 2). Maksymalna możliwa wartość tego
wskaźnika wynosi 100. Przyjmuje się ją dla światła dziennego i większości źródeł żaro-
wych. Wartości zbliżone do 100 charakteryzują najlepsze właściwości oddawania barw.
Im większe jest wymaganie dotyczące właściwego postrzegania barw, jak np. w przemy-
śle poligraficznym, tekstylnym, tym wskaźnik oddawania barw powinien być większy.
Rys. 3.2 Wrażenie w oddawaniu barw
Źródło: www.ciop.pl
W zależności od wykonywanych czynności zaleca się stosowanie źródeł światła
o wskaźniku oddawania barw Ra:
 bardzo dużym, Ra >= 90, dla stanowisk pracy, na których rozróżnianie barw ma za-
sadnicze znaczenie, jak np. kontrola barwy, przemysł tekstylny i poligraficzny, sklepy;
 dużym, 90 > Ra>= 80 biura, przemysł tekstylny, precyzyjny, w salach szkolnych
i wykładowych;
 średnim oraz ewentualnie małym, 80 > Ra³ 40, inne prace, jak np. walcownie, kuźnie,
magazyny, kotłownie, odlewnie, młyny oraz wszędzie tam, gdzie rozróżnianie barw
nie ma zasadniczego lub istotnego znaczenia.
We wnętrzach, w których ludzie pracują albo przebywają dłuższy czas, zaleca się
stosowanie źródła światła o wskaźniku oddawania barw większym od 80.
Barwę światła określa się za pomocą tzw. temperatury barwowej (Tc) i podaje
się ją w kelwinach, K. Źródła, które emitują białą barwę światła, można podzielić, w za-
leżności od ich temperatury barwowej, na trzy grupy: ciepłobiała (ciepła), neutralna
4
(chłodno-biała) i dzienna (zimna) – rys. 3. Wraz ze zwiększaniem wartości średniej wy-
maganego natężenia oświetlenia powinna wzrastać temperatura barwowa stosowanego
źródła światła. W tabeli pokazano wartość wskaźnika oddawania barw dla przykłado-
wych pomieszczeń.
Rys. 3.3 Wrażenie barwy światła
Źródło: www.ciop.pl
Dla poziomów natężenia oświetlenia poniżej 300 lx temperatura barwowa po-
winna być niższa od 3 300 [K], co odpowiada ciepłobiałej barwie światła. Dla poziomów
300 ÷ 750 [lx] temperatura barwowa powinna zawierać się w przedziale 3 300 ÷ 5 300
[K], co odpowiada neutralnej barwie światła, natomiast dla poziomów natężenia powy-
żej 750 [lx] temperatura barwowa powinna być wyższa od 5 300 [K], co odpowiada
zimnej barwie światła.
2. Właściwości źródeł światła
W oświetleniu elektrycznym stosowane źródła światła emitują promieniowanie
świetlne wykorzystując trzy różne sposoby:
 poprzez promieniowanie cieplne (na skutek nagrzewania się włókien żarowych),
 poprzez wyładowania elektryczne zachodzące w gazach, przy czym w lampach tych
można wykorzystać bezpośrednio wyładowanie elektryczne lub też zastosować lumi-
nofor świecący pod wpływem fotonów pochodzących z wyładowania elektrycznego.
Pierwszy rodzaj źródeł nazywać będziemy żarówkami, zaś drugi lampami wyła-
dowczymi.
W technice oświetleniowej stosuje się również kompilację wyżej wymienionych
źródeł, czyli lampy żarowo - wyładowcze.
Lampy żarowe (żarówki)
Są źródłami światła, w których elementem emitującym światło jest żarnik rozgrzany
pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. Żarnik wykonany jest najczęściej z domiesz-
kowanego wolframu. W celu zwiększenia trwałości włókna, bańki żarówek wypełnione
5
są gazem (przy wyższych mocach żarówek) lub też pozbawione gazu (próżnia)
w żarówkach mniejszych mocy. Żarówki głównego szeregu produkowane są na napięcie
230 V. Oprócz tego żarówki produkowane są na napięcia: 2,5 V, 3 V, 3,5 V, 6 V, 12 V, 24
V. Moc żarówek waha się od 15 do 1500 W. Typowe mocowanie żarówek w oprawach
dokonywane jest za pomocą gwintu (o oznaczeniach E: 40, 27, 14, 10, 5) lub bagnetu,
w przypadku żarówek narażonych na wstrząsy.
Wszystkie żarówki charakteryzuje bardzo dobre oddawanie barw. Wadą żarówek
jest duża wrażliwość na wahania napięcia oraz niewielka trwałość.
Odrębną grupę żarówek stanowią żarówki halogenowe, które uzyskują wysoką
trwałość ze względu na regeneracyjny cykl halogenowy. Aby cykl mógł zachodzić, ko-
nieczne jest spełnienie dwóch warunków: wypełnienie bańki żarówki halogenkami oraz
wytworzenie temperatury powyżej 2500 C. Tak wysoką temperaturę uzyskuje się
zmniejszając wymiary bańki. Konieczne jest wówczas wykonanie jej z kwarcu.
HW
U~
Rys. 3.4 Układ włączania żarówki
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
Rys. 3.5 Budowa żarówki
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
bańka
trzonek
żarnik
6
Tabela 3.1 Przykładowe parametry żarówki
Nazwa produktu Standard 15W E27 230V A55 CL 1CT
Nazwa produktu na zamówieniu Stan 15W E27 230V A55 CL 1CT/12X10F
Znamionowa moc lampy [W ] 15
Trzonek E27
Napięcie [V ] 230
Bańka A55 (55 mm)
Wykończenie bańki CL (przeźroczysta)
Kształt żarnika -
Pozycja świecenia dowolna
Trwałość średnia [h ] 1000
Wskaźnik oddawania barw [Ra8 ] 100
Strumień świetlny lampy [lm ] 220
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
Lampy fluorescencyjne
Lampy fluorescencyjne (świetlówki) są to źródła światła, w których światło emi-
towane jest przez luminofor, którym pokryta jest wewnętrzna strona bańki. Luminofor
świeci pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, będącego efektem uwalniania
elektronów z atomów rtęci znajdujących się wewnątrz świetlówki. Światło emitowane
przez świetlówki ma długość od 400 do 700 nm i jej barwa zależy od rodzaju użytego
luminoforu. Ze względu na to, że światło emitowane przez świetlówkę jest „skupione”
w niewielkim zakresie długości fal, posiada ona dużo większą sprawność niż żarówka,
która emituje światło w szerokim zakresie długości fal. Ze względu na duże wymiary,
świetlówka ma bardzo małą luminancję i w zasadzie nie wywołuje olśnienia. Głównymi
zaletami świetlówek jest więc duża skuteczność, mała luminancja oraz duża trwałość
(zwykle podawana w cyklu 12 godzinnym). Częste załączanie i wyłączanie świetlówki
powoduje znaczne obniżenie jej trwałości.
Do podstawowych wad świetlówek zaliczyć można tętnienie strumienia świetl-
nego, słabe oddawanie barw oraz skomplikowany układ zasilający. O ile żarówki można
podłączyć bezpośrednio do źródła napięcia, świetlówki wymagają zastosowania sta-
tecznika oraz zapłonnika. Ze względu na to, że w świetlówce występuje wyładowanie
elektryczne, konieczne jest wywołanie przepięcia elektrycznego. W tym celu prąd płyną-
cy przez statecznik (dławik) jest przerywany przez zapłonnik, co wytwarza falę przepię-
ciową niezbędną do zapalenia świetlówki. Statecznik w czasie normalnej pracy służy
również do ograniczenia prądów wyładowczych. Zapłonniki wykonuje się w wersji lam-
powej (elementem przerywającym obwód jest termobimetal) lub w wersji elektronicz-
nej. Obecnie powszechnie stosowane są świetlówki kompaktowe, w których zapłonnik
elektroniczny i statecznik oraz sama świetlówka umieszczone są w jednej obudowie
z gwintem E27, co przypomina kształtem żarówkę. W celu ograniczenia tętnienia stru-
mienia świetlnego, świetlówki zasila się napięciem o wysokiej częstotliwości i wówczas
w obudowie znajduje się również przetwornik częstotliwości. Obecnie lampy fluore-
scencyjne są grupą źródeł światła, która rozwija się bardzo dynamicznie. Kolejne gene-
racje tych lamp pokazują trendy rozwojowe w projektowaniu źródeł światła. Obecnie
nowością na rynku są lamy posiadające wewnętrzny odbłyśnik kształtujący strumień
świetlny oraz lampy bezelektrodowe o bardzo dużej trwałości dochodzącej do 60000 h.
Świecenie luminoforu w tych lampach wywołane jest przez silne pole magnetyczne.
7
Typowy układ połączeń świetlówki:
Rys. 3.6 Układy bez kompensacji i z kompensacją mocy biernej
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
Tabela 3.2 Przykładowe parametry lamp fluorescencyjnych
Nazwa produktu MASTER TL5 HE Super 80 21W/827 SLV
Znamionowa moc lampy [W] 21
Kod barwy 827 [CCT of 2700K]
Opis systemu Wysoka wydajność
Trzonek G5
Informacje o trzonku Zielona płytka
Bańka T5 [16mm]
Znak wydajności energetycznej A
Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 85
Oznaczenie barwy (tekst) Żarowo-biała
Temperatura barwowa [K] 2700
Str. świetlny lampy EL 25°C [lm] 1900
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
L
LF
Z
L
LF
Z
Układ bez kompensacji mocy biernej
Układ z kompensacją mocy biernej
8
Rys. 3.7 Świetlówka liniowa
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
Tabela 3.3 Przykładowe parametry lamp fluorescencyjnych
Nazwa produktu Nightlight ESaver 6yr 9W WW E27 230-
240V A65 1PH
Znamionowa moc lampy [W] 9
Oznaczenie barwy WW [Ciepłobiała]
Trzonek E27
Napięcie [V] 230-240
Bańka A65 [A 65mm]
Częstotliwość sieci [Hz] 50/60
Kod barwy 827 [CCT of 2700K]
Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 82
Temperatura barwowa [K] 2700
Strumień świetlny lampy [lm] 400
Strumień świetlny - LED-mode [lm] 1.6
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
Rys. 3.8 Świetlówka kompaktowa
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Lampy rtęciowe
Lampy rtęciowe (LR) są źródłami światła o wyładowaniu łukowym. W lampie
rtęciowej łuk elektryczny pomiędzy elektrodami pali się w oparach rtęci, emitując świa-
tło widzialne.
W celu poprawy barwy światła niektóre lamy rtęciowe posiadają zewnętrzną
bańkę pokrytą luminoforem (LRF).
9
Rys. 3.9 Budowa i układ zasilania lampy rtęciowej
1. bańka, 2. elektrody, 3. rezystor, 4. elektroda pomocnicza, 5. jarznik, 6. rtęć
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
Ze względu na ograniczone widmo promieniowania, lampy rtęciowe posiadają
bardzo duży strumień świetlny (skuteczność świetlna wynosi ok. 60 lm/W) przy ograni-
czonym współczynniku oddawania barw (lampy rtęciowe emitują światło niebiesko-
zielone). Zaletą lamp rtęciowych jest ich duża trwałość sięgająca 12000 godzin. Podsta-
wową wadą lamp rtęciowych jest skomplikowany zapłon (wymagają one podobnych
układów zasilających jak świetlówki) oraz duża wrażliwość na zanik napięcia zasilające-
go. Lampa rtęciowa osiąga zapłon po 3–5 minutach, wtedy gdy temperatura wewnątrz
bańki osiąga ok. 6000 C. W przypadku wystąpienia przerwy w obwodzie zasilającym,
ponowny zapłon lampy jest możliwy dopiero po jej wystudzeniu. Lampy rtęciowe prze-
znaczone są do stosowania na zewnątrz. W pomieszczeniach mają one bardzo ograni-
czone stosowanie i dopuszcza się ich użytkowanie w pomieszczeniach wyższych niż 4 m.
Tabela 3.4. Przykładowe parametry lamp rtęciowych
Nazwa produktu HPL Comfort 50W/534 E27 SG SLV
Znamionowa moc lampy [W] 50
Oznaczenie barwy 534
Trzonek E27
Napięcie [V] 230-240
Bańka B56 [B 56 mm] wykonana z miękkiego
szkła [SG], powlekana
Częstotliwość sieci [Hz] 50/60
Kod barwy 827 [Biała]
Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 58
Temperatura barwowa [K] 3400
Strumień świetlny lampy [lm] 1800
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
10
C
Dł
2 3
1
TUZ WLS
4kV
Rys. 3.10 Lampa rtęciowa
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Lampy sodowe
Zasada działania lampy sodowej jest identyczna, jak lampy rtęciowej. Jarznik
lampy sodowej wypełniony jest parami sodu i rtęci, co powoduje, że całe światło emito-
wane przez lampę sodową skupione jest praktyczne na długości ok. 590 nm, co z kolei
odpowiada żółtej barwie światła.
Lampy sodowe posiadają bardzo dużą skuteczność świetlną (do 120 lm/W). Do-
datkową zaletą lamp sodowych jest bardzo duża trwałość (do 20 000 godzin) oraz za-
pewnienie dużego kontrastu widzenia, co powoduje ich masowe zastosowanie w oświe-
tleniu ulic. W oświetleniu wnętrz lamp sodowych praktycznie się nie stosuje.
Tabela 3.5. Przykładowe parametry lampy rtęciowej
Nazwa produktu MASTER SON PIA Plus 70W I E27 SLV
Znamionowa moc lampy [W] 70
Opis systemu I [Wewnętrzny zapłonnik]
Trzonek E27
Bańka B70[B 70mm]
Wykończenie bańki Powlekana
Pozycja świecenia Dowolna
Wskaźnik oddawania barw [Ra8 ] 20
Temperatura barwowa [K ] 1900
Strumień świetlny lampy [lm] 5900
Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005
Rys. 3.11 Wygląd i układ zasilania lampy sodowej
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
11
3. Przegląd współczesnych źródeł światła
Na rys. 3.12. przedstawiono podział, a w tab. 3.6 zestawiono podstawowe para-
metry współczesnych źródeł światła.
Rys. 3.12 Klasyfikacja źródeł światła
Źródło: www.ciop.pl
Tabela 3.6. Zestawienie podstawowych parametrów źródeł światła
Źródło światła
Moc,
W
Strumień
świetlny,
lm
Skutecz-
ność
świetlna,
lm/W
Skutecz-
ność
świetlna,
lm/W
Wskaź-
nik od-
dawania
barw,
Ra
Trwa-
łość,
h
Żarówki
15 ÷
1000
90 ÷ 18800 8 ÷ 18 2700 100 1000
Żarówki halogenowe 5 ÷ 2000 60 ÷ 48400 12 ÷ 33 3400 100 2000
Świetlówki tradycyjne 4 ÷ 140 120 ÷ 8350 25 ÷104
2700 ÷
6500
50 ÷98 7500
Świetlów-
ki kompaktowe zintegrowa
ne
5 ÷ 25 250 ÷ 1500 50 ÷ 60 50 ÷ 60 78 ÷ 96 10000
Świetlów-
ki kompaktowe niezintegro
wane
5 ÷ 55 250 ÷ 4800 50 ÷ 87
2700 ÷
6500
78 ÷ 96 10000
Wysokoprężne rtęciowe
50 ÷
1000
1800 ÷
58800
36 ÷ 60
3000 ÷
4200
40 ÷ 60 15000
Metalohalogenkowe
35 ÷
3500
2400 ÷
320000
60 ÷ 95
3000 ÷
6000
75 ÷ 100 6000
Rtęciowo-żarowe
100 ÷
500
1100 ÷
13000
11 ÷ 28
3000 ÷
4200
50 ÷ 69 5000
12
Wysokoprężne sodowe
50 ÷
1000
3300 ÷
130000
64 ÷ 138 2050 25 ÷ 80 12000
Niskoprężne sodowe 18 ÷ 180
1800 ÷
33000
100 ÷ 183 - - 6000
Indukcyjne
23, 55,
85
1100 ÷
6000
48 ÷ 72
2700 ÷
4000
ł 80
15000 ÷
60000
Źródło: www.ciop.pl
Wybrane rodzaje halogenowych źródeł światła przedstawiono na rysunkach (13)
i (14), żarowych źródeł światła – na rysunkach (15) i (16), świetlówek kompaktowych –
na rysunkach (17), (18), (19) i (20), a wysokoprężnych źródeł wyładowczych – na ry-
sunkach (21), (22), (23) oraz (24).
Rys. 3.13 Żarówka halogenowa z własnym odbłyśnikiem tzw. reflektorek o zimnym świetle
Źródło: www.ciop.pl
13
Rys. 3.14 Żarówka halogenowa reflektorowa ze zwierciadlanym odbłyśnikiem
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.15 Żarówka reflektorowa ze zwierciadlanym czteropierścieniowym odbłyśnikiem
Źródło: www.ciop.pl
14
Rys. 3.16 Żarówka reflektorowa ze zwierciadlanym odbłyśnikiem
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.17 Świetlówka kompaktowa niezintegrowana dwururkowa
Źródło: www.ciop.pl
15
Rys. 3.18 Świetlówka kompaktowa niezintegrowana trzyrurkowa
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.19 Świetlówka kompaktowa zintegrowana
Źródło: www.ciop.pl
16
Rys. 3.20 Świetlówka kompaktowa zintegrowana z bańką w kształcie żarówki
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.21 Źródło metalohalogenkowe reflektorowe
Źródło: www.ciop.pl
17
Rys. 3.22 Źródło metalohalogenkowe o mocy 35W jednostronnie trzonkowane
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.23 Źródło metalohalogenkowe o mocy 75W dwustronnie trzonkowane
Źródło: www.ciop.pl
18
Rys. 3.24 Źródła sodowe z bańką: pokrytą luminoforem i przezroczystą
Źródło: www.ciop.pl
Diody elektroluminescencyjne (LED)
Diody świecące, popularnie nazywane ledami (LED – Light Emitting Diode), nale-
żą obecnie do najnowocześniejszych i najszybciej rozwijających się źródeł światła.
Pierwsza dioda świecąca powstała w 1962 r. Natomiast stosowane powszechnie dzisiaj
diody wskaźnikowe powstały w 1970 r. Maja one moc 100 mW i średnicę 5 mm. Na ry-
sunku A przedstawiono takie diody wraz ze szkicem prezentującym poszczególne ele-
menty jej budowy.
Rys. 3.25 Świecące diody wskaźnikowe o mocy 100 mW
Źródło: www.ciop.pl
19
Następnym etapem w rozwoju diod świecących było wyprodukowanie w 1994 r.
diody o mocy 0,4 W, które zapoczątkowały całą serię diod o mocach od 0,8 do 6 W, czyli
tzw. diod dużej mocy (rys. 3.26B).
Rys. 3.26 Przykładowe diody dużej mocy
Źródło: www.ciop.pl
Obecnie dostępne są na rynku diody nowej generacji o mocach 1 W, 2 W, 3 W,
5 W i 6 W. Są to zarówno diody barwne (rys. C), jak i białe. Niewątpliwie, producenci
mieli największe trudności z wyprodukowaniem diod o barwie białej – które nadają się
do oświetlania stanowisk pracy. Mają one niższe skuteczności świetlne od kolorowych,
wynoszące obecnie 60 ? 70 lm/W i trwałości 10 000 ? 50 000 godzin (w zależności od
producenta i prądu płynącego przez diodę). Wskaźnik oddawania barw dostępnych diod
o barwie białej, w zależności od typu, wynosi 70 ? 80. Pomimo, że już są dostępne diody
o skuteczności 80 lm/W, ale mają one wskaźnik oddawania barw nie większy niż 70
i zimną barwę światła. Powszechne stosowanie diod LED do celów oświetleniowych bę-
dzie opłacalne, gdy osiągną one skuteczności świetlne na poziomie 100 lm/W, trwałość
– 100 000 godzin, wskaźnik oddawania barw będzie wynosił powyżej 80, a barwa ich
światła będzie ciepła.
20
Rys. 3.27 Najczęściej spotykane barwy emitowane przez diody świecące
Źródło: www.ciop.pl
Poza bardzo dużą trwałością, niskim – bezpiecznym napięciem zasilania, diody
barwne nie potrzebują żadnych dodatkowych filtrów w celu otrzymania określonej
barwy. Dzięki temu nie występują straty strumienia świetlnego na filtrach, co ma istotny
wpływ na ich energooszczędność, a określona barwa światła jest bardzo wyrazista.
Z tymi źródłami mamy w praktyce do czynienia na co dzień, używając np. diodowych
latarek o różnej wielkości (rys. D), ponieważ znacznie dłużej świecą od tych z żarówka-
mi. Przykładowa latarka z zamontowanymi 14 diodami przy zasilaniu trzema bateriami
typu AA świeci około 15 godzin. Przy takim zasilaniu klasyczna latarka z żarówką halo-
genową świeciłaby około 4-5 godzin, a trwałość takiej żarówki wynosi przeciętnie 20
godzin, podczas gdy trwałość diod LED sięga nawet stu tysięcy godzin (rys. 3.28). Wśród
wielu innych zastosowań diod świecących można wymienić: oświetlenie rowerowe, ta-
blice informacyjne, reklamy świetlne, sygnalizacja świetlna, oświetlenie bezpieczeństwa,
wyjść ewakuacyjnych i znaków ułatwiających orientację oraz oświetlenie akcentujące
lub dekoracyjne – iluminacja obiektów.
Natomiast diody wytwarzające światło o barwie białej i wskaźniku oddawania
barw większym od 80 mogą być stosowane w oświetleniu niewielkich powierzchni,
np. jako zamienniki żarówek halogenowych. Przemawia za tym ich większa skuteczność
świetlna (sięga 38 lm/W) niż żarówek halogenowych (26 lm/W) oraz znacznie dłuższa
trwałość od żarówek halogenowych. Na rysunku E przedstawione zostały przykłady
zamienników żarówek halogenowych złożone z 12 i 20 LED-ów o mocy 150 mW każdy,
zamontowanych w typowym odbłyśniku przewidzianym dla żarówki halogenowej, tzw.
zimnym lustrze. Wykonania te dostępne są o barwie białej, niebieskiej, zielonej, czerwo-
nej oraz różnokolorowej (rys. 3.29).
Interesujące są wyroby w dużym stopniu przypominające opalizowane żarówki
głównego szeregu lub świecowe, w których zamontowanych jest 21 (rys. Fa) i 30
(rys. Fb) diod święcących. Jednak, jak na razie, ich skuteczność świetlna jest dosyć niska
i wynosi około 30 lm/W (fol.46).
21
Rys. 3.28 Przykładowe latarki z ledami
Źródło: www.ciop.pl
Rys. 3.29 Przykładowe zamienniki żarówki halogenowej w wersji LED
Źródło: www.ciop.pl
22
Rys. 3.30 Przykładowe zamienniki żarówek – źródła diodowe o mocy 3W
Źródło: www.ciop.pl
Istotnym problemem wpływającym na duże zużycie energii elektrycznej jest wy-
korzystywanie do celów oświetleniowych nieekonomicznych źródeł światła. Dotyczy to
szczególnie gospodarstw domowych, biur, hoteli, gastronomii czy małych sklepów,
w których „królują” tradycyjne żarówki. Niestety, skuteczność świetlna tych żarówek
jest najniższa spośród wszystkich elektrycznych źródeł światła i wynosi 8 ÷ 17 lm/W.
Natomiast skuteczność świetlna świetlówek przekracza już wartość 100 lm/W. Poprzez
wymianę tradycyjnych żarówek na źródła produkowane z wykorzystaniem najnow-
szych technologii, można uzyskać nawet 80% oszczędności energii elektrycznej. Tak
duże oszczędności można uzyskać przede wszystkim zamieniając tradycyjne żarówki na
świetlówki kompaktowe zintegrowane z układem zapłonowym (elektronicznym)
z trzonkami E 14 lub E 27 (rys. G). Oferowane są one w kształtach odpowiadających
większości stosowanych żarówek, a szczególnie bardzo zbliżonych do kształtu żarówek
głównego szeregu. Emitowane przez nie światło jest bardzo dobrej jakości (wskaźnik
oddawania barw ? 80 oraz ciepła barwa światła). Trwałość świetlówek wynosi 6 000
godzin (produkty tańsze) lub 12 000 godzin (droższe) – przy średniej trwałości żarówek
tradycyjnych wynoszącej ok. 1 000 godz. (rys. 3.31).
23
Rys. 3.31 Przykładowe kształty świetlówek kompaktowych – zamienników żarówek
Źródło: www.ciop.pl
Oprócz świetlówek, jako zamienniki tradycyjnych żarówek, oferowane są rów-
nież żarówki halogenowe w wersji energooszczędnej oraz diody świecące (LEDy). Przez
stosowanie żarówek halogenowych nowej generacji można uzyskać do 50% oszczędno-
ści w zużyciu energii elektrycznej. Emitują one bardzo dobrej jakości światło i produko-
wane są w szerokiej gamie kształtów, dzięki czemu mogą być zamiennikami różnych
typów żarówek. Natomiast w przypadków LEDów, potencjalne oszczędności energii wy-
noszą ponad 80%. Chociaż obecnie mogą one być zamiennikami źródeł światła stoso-
wanych w oświetleniu dekoracyjnym, to w niedalekiej przyszłości będą one podstawo-
wymi źródłami światła. Na rysunku H pokazano przykładowe kształty energooszczęd-
nych żarówek halogenowych oraz źródeł z diodami świecącymi (rys. 3.32).
24
Rys. 3.32 Przykładowe zamienniki żarówek – energooszczędne źródła światła
Źródło: www.ciop.pl
W celu ograniczenia niekorzystnego oddziaływania na środowisko naturalne,
warunki i kryteria charakterystyk środowiskowych produktów zużywających energię
elektryczną zostały zawarte w dyrektywie Energy Using Products Directive (EUP)
2005/32/WE. Zgodnie z tą dyrektywą w 2009 r. rozpocznie się proces poprawy wydaj-
ności energetycznej produktów stosowanych do oświetlenia gospodarstw domowych,
biur oraz dróg. Źródła światła, stateczniki i oprawy oświetleniowe wprowadzane do ob-
rotu na rynek UE będą musiały spełniać wymagania efektywności energetycznej. W cią-
gu kilku lat z rynku zostaną wycofane produkty o parametrach niespełniających okre-
ślonych wymagań w aspekcie efektywności energetycznej.
Aktem wspomagającym realizację wymagań zawartych w dyrektywie EUP w za-
kresie produktów oświetleniowych będzie rozporządzenie Komisji (WE), które będzie
zawierało harmonogram wycofywania niewydajnych energetycznie produktów oświe-
tleniowych.
W tabelach B-D przedstawiono dane techniczne dotyczące wycofywanych źródeł
światła, stateczników i opraw oświetleniowych w trakcie poszczególnych etapów. Na-
tomiast w przypadku tradycyjnych żarówek, propozycja harmonogramu ich wycofywa-
nia z rynku określona została przez Komisję Europejską w dniu 17 listopada 2008 r.
25
4. Oprawy oświetleniowe
Dla potrzeb eksploatacji źródeł światła są one umieszczane w oprawach oświe-
tleniowych. Oprawy oświetleniowe są konstruowane w zależności od przeznaczenia
i warunków, w których mają pracować. Oprawy oświetleniowe spełniają następujące
funkcje:
 mocują źródła światła,
 przyłączają źródła światła do zasilania,
 formują strumień świetlny,
 chronią źródła światła przed wpływem czynników zewnętrznych,
 wywołują efekt estetyczny.
Ze względu na zastosowanie, oprawy oświetleniowe dzieli się na:
 oprawy do oświetlenia zewnętrznego,
 oprawy do oświetlenia wnętrz,
 oprawy przemysłowe,
 oprawy do pomieszczeń użyteczności publicznej,
 oprawy specjalne.
Oprawy oświetleniowe dzielimy również ze względu na podział strumienia
świetlnego emitowanego przez oprawę. Pod tym względem oprawy dzielimy na:
 oprawy I klasy (oświetlenie bezpośrednie), które emitują w dół od 90 do 100% cał-
kowitego strumienia świetlnego – stosowane głównie w wysokich pomieszczeniach;
 II klasy (oświetlenie przeważnie bezpośrednie), które emitują w dół od 60 do 90%
całkowitego strumienia świetlnego;
 III klasy (oświetlenie pośrednie), które emitują w dół od 40 do 60% całkowitego
strumienia świetlnego. Oprawy te stosowane są głównie w pomieszczeniach uży-
teczności publicznej i pomieszczeniach mieszkalnych;
 IV klasy (oświetlenie przeważnie pośrednie), które emitują w dół od 10 do 40% cał-
kowitego strumienia świetlnego;
 V kategorii, które emitują w dół jedynie do 10% całkowitego strumienia świetlnego
(światło odbite jest od sufitu). Ze względu na zastosowanie światła rozproszonego
stosowane są głównie w pomieszczeniach mieszkalnych oraz użyteczności publicz-
nej, jako oświetlenie ogólne.
Innymi ważnymi parametrami oprawy oświetleniowej są:
 sprawność oprawy, która mówi, jaka część strumienia świetlnego pochodzącego ze
źródła światła jest emitowana przez oprawę. Określa się ją wzorem:
c
uż


  , gdzie η –
sprawność oprawy, Φuż – strumień użyteczny emitowany przez oprawę, Φc – stru-
mień całkowity emitowany przez nieosłonięte źródło światła;
 kąt ochrony  , który określa kąt, pod którym źródło światła przestaje być widoczne;
 krzywa światłości określająca strumień świetlny emitowany w określonym kierun-
ku;
 stopień ochrony IP przed wilgocią oraz pyłem (np. oprawa zwykła posiada stopień
ochrony przed zanieczyszczeniami IP20, oprawy o podwyższonej odporności na
wodę odpowiednio IPX3, IPX4 itd.).
26
0
30
90
180
270
I [cd]
100
200
300
W tym zakresie oprawy dzieli się na :
 oprawy zwykłe (IP 20),
 oprawy odporne na wodę (od IPX2 – oprawa kroploodporna do IPX7 – oprawa wo-
doszczelna),
 oprawy pyłoodporne (IP5X),
 oprawy pyłoszczelne (IP6X).
W zależności od przeznaczenia, oprawy dzielimy na:
 przemysłowe,
 zewnętrzne,
 do pomieszczeń użyteczności publicznej,
 projektory oświetleniowe,
 specjalnego przeznaczenia.
Oprawy oświetleniowe muszą spełniać szereg wymagań związanych przede
wszystkim z bezpieczeństwem instalowania oraz użytkowania, trwałością, parametrami
świetlnymi oraz estetyką.
Parametry przykładowych opraw oświetleniowych:
1. Oprawa do żarówek:
 Oprawa zwieszakowa typu OG-200 przeznaczona do oświetlenia pomieszczeń prze-
mysłowych i rolniczych o przeciętnym zapyleniu i wilgotności oraz do oświetlenia
terenów zewnętrznych. Oprawa OG-200 jest produkowana, jako oprawa do zawie-
szenia na haku (h= 320 mm), z puszką przyłączeniową do zawieszenia na haku
(h=350 mm) oraz z puszką przyłączeniową do zawieszenia na linie (h=380 mm).
Tabela 3.7. Dane techniczne oprawy OG-200
Napięcie znamionowe [V] 230
Maksymalna moc źródła światła [W] 200
Sprawność świetlna 0,8
IP 20
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy-
dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
a) b)
Rys. 3.33 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
390
h
27
2. Oprawa do świetlówek:
Oprawa FA (producent AGA Light) jest przeznaczona do oświetlenia ogólnego
pomieszczeń przemysłowych o zwiększonej wilgotności oraz korozyjnym oddziaływa-
niu środowiska. Obudowa oprawy wykonana jest ze wzmocnionego poliestru, klosz na-
tomiast z poliwęglanu. Oprawa jest przeznaczona do bezpośredniego mocowania za
pomocą kołków rozporowych.
Tabela 3.8. Dane techniczne oprawy FA
Napięcie znamionowe [V] 230
Maksymalna moc źródła światła [W] 140 (dla oprawy 2X58 W)
Współczynnik mocy 0,9
IP 65
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy-
dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Oprawy typu FA wykonywane są, jako oprawy jednoświetlówkowe (moc świe-
tlówek od 36 lub 58 W) lub dwuświetlówkowe (moc świetlówek od 18 do 58 W).
Rys. 3.34 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
3. Oprawa do lamp wyładowczych OPR, OPS, OPH
Oprawy typu OP przeznaczone są do wnętrz przemysłowych. Oprawy te wyko-
nywane są w komplecie z osprzętem przeznaczonym do określonego typu lampy (sodo-
wa, rtęciowa, metalohalogenkowa) o mocach 250 lub 400 W.
28
Tabela 3.9. Dane techniczne opraw typu OP
Napięcie znamionowe [V] 230
Maksymalna moc źródła światła [W] 400
Współczynnik mocy 0,85
IP 23
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Rys. 3.35 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości dla oprawy z lampą LRF 250 W
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Wytyczne dotyczące montażu opraw oświetleniowych [2]:
1. umocowanie oprawy oświetleniowej powinno być trwałe, jeżeli do mocowania
oprawy zwieszakowej użyto rury, to przewody zasilające powinny być prowadzone
wewnątrz tej rury. Niedozwolone jest łączenie przewodów wewnątrz rury;
2. oprawy do oświetlenia ewakuacyjnego muszą być oznaczone żółtym pasem o szero-
kości 2 cm. Oprawy te muszą być podłączone bezpośrednio do źródła zasilania;
3. oprawy oświetleniowe przeznaczone do umieszczenia na zewnątrz należy zamonto-
wać w sposób uniemożliwiający ich kołysanie;
4. przy wprowadzeniu do oprawy jednofazowej obwodów wielofazowych, przewody
faz niewykorzystanych powinny być prowadzone przelotowo bez przecinania
w oprawie;
5. oprawy oświetleniowe oświetlenia podstawowego, umieszczone w pomieszczeniach
innych niż suche, na wysokości mniejszej niż 250 cm i zasilane napięciem wyższym
od napięcia bezpiecznego, muszą mieć konstrukcję uniemożliwiającą bezpośrednie
dotknięcie źródła światła;
6. typ oprawy musi być dostosowany do warunków panujących w pomieszczeniu.
0
30
90270
I [cd]
100
200
300
29
Rys. 3.36 Przykład mocowania opraw oświetleniowych
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Zasady oświetlenia wewnętrznego
Projektując oświetlenie należy brać pod uwagę następujące czynniki:
 charakter pomieszczenia (lub terenu zewnętrznego),
 wymogi przepisów prawa (w szczególności norm),
 estetykę oświetlenia,
 względy ekonomiczne.
Do podstawowych parametrów branych pod uwagę przy projektowaniu oświe-
tlenia wewnętrznego należą:
 natężenie oświetlenia Eśr rozumiane, jako średnia wartość natężenia oświetlenia na
płaszczyźnie roboczej. Wybrane wartości przedstawiono w tabeli poniżej;
Tabela 3.10. Najmniejsze dopuszczalne średnie natężenie oświetlenia
Wymagane średnie
natężenie oświetlenia
Eśr
Rodzaj pomieszczenia
200 Pokój mieszkalny
50 - 100 Ciąg komunikacyjny
300 Sala lekcyjna
500 Warsztat elektromechaniczny
1000 Kontrola jakości
Uwaga: średnie natężanie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej - jeżeli nie ma szczegó-
łowych wskazań, przyjmuje się powierzchnię na wysokości 0,85m nad podłogą
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy-
dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
 współczynnik zapasu (K) określa się ze względu na zmniejszanie się strumienia
świetlnego w funkcji czasu spowodowanego zabrudzeniem opraw;
Tabela 3.11. Współczynnik zapasu
Osadzanie się brudu Dostęp do opraw
łatwy utrudniony
Silne 1,5 2,0
Średnie 1,4 1,7
Słabe 1,3 1,4
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
30
 równomierność oświetlenia, definiowana jako stosunek minimalnego natężenia
oświetlenia do średniego natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej.
Dla pomieszczeń, w których odbywa się praca ciągła, przyjmuje się, że
65,0
E
E
śr
min
 . Dla pomieszczeń, w których praca nie ma charakteru ciągłego, wskaźnik ten
nie powinien być mniejszy niż 0,4.
Rys 3.37 Przykładowe rozmieszczenie opraw punktowych
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
Przy projektowaniu rozmieszenia opraw oświetleniowych należy przyjąć, że od-
stępy pomiędzy oprawami (s) powinny być jednakowe. Odstęp pomiędzy oprawami
skrajnymi i ścianami powinien wynosić 0,5 s.
Rys 3.38 Przykład rozmieszczenia opraw liniowych
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
W oświetleniu wnętrz najczęściej stosowane są następujące metody:
 metoda sprawności oświetlenia,
 metoda punktowa.
s
s
s
s
31
Metoda sprawności oświetlenia
Metodę sprawności oświetlenia stosuje się do obliczania oświetlenia
w pomieszczeniach, w których światło odbite od ścian, sufitu i podłogi odgrywa znaczącą
rolę. Metoda ta polega na obliczenia całkowitego strumienia świetlnego potrzebnego do
uzyskania wymaganego normą średniego natężenia oświetlenia. Strumień ten oblicza się
ze wzoru:
os
śr
c
SKE

 
gdzie Eśr – średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej, S – pole powierzchni
płaszczyzny roboczej, K – współczynnik zapasu, ηos – sprawność oświetlenia.
Sprawność oświetlenia jest cechą charakterystyczną opraw i podawana jest w ka-
talogach opraw oświetleniowych. W tabeli poniżej podano przykładowe wartości
sprawności oświetlenia dla oprawy świetlówkowej typu OM – 240 – 1 dla s/Hm = 1,5
oraz Hs/ Hm od 0 do 1,5.
Tabela 3.12. Sprawność oświetlenia
Ekwiwalentny współczyn-
nik odbicia [%]
Wskaźnik pomieszczenia w
Płaszczyzny
roboczej
Sufitu Ścian 0,8 1,0 1,25 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
10 70 50 0,37 0,42 0,46 0,51 0,55 0,58 0,61 0,65 0,65
30 0,32 0,37 0,41 0,45 0,51 0,54 0,57 0,61 0,63
10 0,28 0,32 0,37 0,41 0,46 0,51 0,54 0,58 0,61
50 50 0,35 0,40 0,43 0,46 0,51 0,54 0,57 0,59 0,61
30 0,29 0,34 0,39 0,43 0,47 0,51 0,53 0,57 0,59
10 0,26 0,31 0,35 0,39 0,43 0,48 0,50 0,54 0,57
30 30 0,28 0,33 0,38 0,40 0,44 0,47 0,49 0,53 0,55
10 0,25 0,29 0,33 0,36 0,41 0,44 0,47 0,51 0,53
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Pole płaszczyzny roboczej oblicza się ze wzoru: S = PQ, gdzie P oznacza szerokość
pomieszczenia, zaś Q jego długość.
Wartość sprawności oświetlenia zależy od:
 rodzaju oprawy,
 wskaźnika pomieszczenia w, który oblicza się ze wzoru:
 QPH
PQ
w
m 

gdzie Hm – wysokość zawieszenia opraw nad płaszczyzną roboczą,
 ekwiwalentnych współczynników odbicia ścian, sufitu i płaszczyzny roboczej. Ekwi-
walentny współczynnik odbicia zależ od materiału, z którego wykonano okładziny
ścian, sufitu i podłogi oraz ich powierzchni. Ekwiwalentny współczynnik odbicia
ścian oblicza się ze wzoru:
n21
nn2211
esc
S...SS
S...SS





32
gdzie ρn – współczynnik odbicia pasów ścian (tapety, boazerie, okna, farby), Sn – pole
powierzchni poszczególnych pasów ścian. Ekwiwalentny współczynnik odbicia sufi-
tu oblicza się ze wzoru:
)1(2w
w
śrwns
sśrwn
esuf





gdzie ws oznacza wskaźnik wnętrza przysufitowego obliczony ze wzoru:
w
H
H
w
s
m
s 
ρśrwn średni wskaźnik odbicia wnętrza przysufitowego obliczony ze wzoru:
2w
2w
s
scsufs
śrw





W powyższych wzorach Hm oznacza wysokość zawieszenia opraw nad płaszczy-
zną roboczą, Hs oznacza odległość płaszczyzny opraw od sufitu, ρsuf oznacza współczyn-
nik odbicia sufitu, ρsc oznacza współczynnik odbicia ścian wnętrza przysufitowego. Dla
uproszczenia, w typowych pomieszczeniach przyjmuje się ekwiwalentny współczynnik
płaszczyzny roboczej ρep=0,1.
Tabela 3.13. Przykładowe współczynniki odbicia typowych materiałów stosowanych we
wnętrzach
Rodzaj materiału Ρ
[%]
Farba klejowa biała 67-80
Farba emulsyjna biała 60-80
Farba klejowa zielona 43-67
Beton 20-35
Cegła 15-20
Klepka podłogowa dębo-
wa
25
Szkło 8
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Aby obliczyć oświetlenie metodą sprawności należy:
1. obliczyć pole powierzchni roboczej w pomieszczeniu,
2. wyznaczyć zgodnie normą natężenie oświetlenia,
3. dobrać oprawy i źródła światła,
4. dobrać wysokość zawieszenia opraw,
5. obliczyć wskaźnik pomieszczenia w,
6. wyznaczyć współczynniki odbicia ρ,
7. obliczyć ekwiwalentne współczynniki odbicia ścian, sufitu i płaszczyzny roboczej,
8. określić, korzystając z katalogu opraw, sprawność oświetlenia η,
9. obliczyć całkowity strumień świetlny,
10. obliczyć liczbę opraw ze wzoru:
op
c
n



33
Metoda punktowa
Metoda punktowa obliczania oświetlenia stosowana może być wszędzie tam,
gdzie można pominąć odbicia światła. Metoda ta polega na obliczeniu natężenia oświe-
tlenia w wyznaczonych punktach powierzchni roboczej, pochodzącego od wszystkich
opraw znajdujących w pomieszczeniu. Natężenie oświetlenia od jednej oprawy oblicza
się ze wzoru:
2
m
3
H
cosI
e

 
gdzie Iα oznacza światłość źródła w danym kierunku (dane dostępne w katalogu), Hm
oznacza wysokość zawieszenia oprawy nad płaszczyzną roboczą. W praktyce, natężenie
oświetlenia w danym punkcie jest sumą natężeń pochodzących od poszczególnych źró-
deł światła. Zależność ta zakłada również, że punkt, w którym obliczane jest natężenie
oświetlenia, oświetlany jest źródłem o strumieniu świetlnym 1000 lm. Rzeczywiste na-
tężenie oświetlenia w rozpatrywanym punkcie płaszczyzny roboczej oblicza się ze wzo-
ru:
K1000
e
E 0
 
gdzie K współczynnik zapasu, Φ0 strumień rzeczywistego źródła.
Po obliczeniu natężenia oświetlenia we wszystkich założonych punktach, oblicza
się średnią wartość natężenia oświetlenia eśr, jako średnią arytmetyczną natężeń we
wszystkich punktach obliczeniowych. Znając dla danego typu pomieszczenia wartość
średnią natężenia oświetlenia wymaganą normą, można obliczyć strumień rzeczywi-
stych źródeł światła:
śr
śr
0
e
KE1000

Rys. 3.39 Natężenie oświetlenia w punkcie A pochodzące od jednej oprawy
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
W celu wyznaczenia punktów obliczeniowych, płaszczyznę roboczą dzieli się na
kwadraty. Środki tych kwadratów wyznaczają punkty, w których dokonuje się obliczeń.
Liczba punktów obliczeniowych jest zależna od wskaźnika pomieszczenia.
H r
A
E
I
34
Tabela 3.14. Minimalna liczba punktów obliczeniowych
Wskaźnik pomieszczenia Liczba punktów
obliczeniowych
w < 1 4
1=<w < 2 9
2=<w < 3 16
w >= 3 25
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydaw-
nicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
W praktyce, im większa jest liczba punktów pomiarowych, tym większa jest do-
kładność metody.
A B C
D E F
L1 L2 L3
L4 L5 L6
Rys. 3.40 Szkic pomieszczenia o wymiarach 12 X 9 m. z naniesionymi punktami oblicze-
niowymi (A,B,...F)
Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni-
cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
Zasady projektowania oświetlenia zewnętrznego
Oświetlenie zewnętrzne możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy:
 oświetlenie ulic i ciągów komunikacyjnych, którego najważniejszym zadaniem jest
zapewnienie dobrego widzenia po zmroku,
 iluminacja obiektów, której głównym zadaniem jest wytworzenie odpowiedniego
wrażenia estetycznego.
W przypadku projektowania oświetlenia ulicznego należy wziąć pod uwagę prze-
de wszystkim parametry świetlne (natężenie oświetlenia, równomierność, luminancja),
które wpływają na dobór źródeł światła, opraw oświetleniowych oraz sposobu ich roz-
mieszczenia oraz parametry elektryczne (moc, natężenia prądu, napięcie). Określając
ilość oraz sposób rozmieszczenia opraw posługujemy się metodami podobnymi, jak
w oświetleniu wnętrz, uwzględniając ponadto szerokość jezdni, rodzaj zabudowy, infra-
strukturę komunalną. Najpopularniejszą metodą jest metoda sprawności oświetlenia,
w której określa się całkowity strumień świetlny, który powinien być wytworzony przez
35
jedno źródło światła na przypadającej mu powierzchni drogi. Dla przyjętego zawiesze-
nia opraw (rozstaw, wysokość, kąt pochylenia) odczytuje się dla danej oprawy strumień
użytkowy, a następnie na jego podstawie określa się średnie natężenie oświetlenia.
Wymagania stawiane oświetleniu awaryjnemu
Oświetlenie awaryjne jest oświetleniem działającym w warunkach braku zasila-
nia obwodów oświetleniowych głównych i jego zadaniem jest zapewnienie możliwości
bezpiecznego opuszczenia budynku. Oświetlenie awaryjne montowane jest zarówno
w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie, jak również w ciągach komunikacyj-
nych.
Ze względu na to, że oświetlenie awaryjne wpływa bezpośrednio na bezpieczeń-
stwo ludzi, jest ono niezwykle istotne w budynkach użyteczności publicznej. Parametry
oświetlenia awaryjnego określane są przez normę PN-EN 1838.
Do najważniejszych wymagań należą:
 konieczność wykonywania okresowych przeglądów i czynności konserwacyjnych
nie rzadziej niż raz w roku,
 czas działania oświetlenia awaryjnego nie może być krótszy niż 2 godziny,
 natężenie oświetlenia awaryjnego nie może być mniejsze niż 1lx,
 równomierność oświetlenia nie może być mniejsza od 40,
 zanik napięcia musi spowodować zadziałanie oświetlenia awaryjnego.
Ze względu na zasilanie, systemy oświetlenia awaryjnego dzieli się na oświetlenie
z oprawami z własnym zasilaniem (akumulatory) oraz zasilane ze źródła zewnętrznego
(bateria centralna).
Konserwacja oświetlenia
Zarówno oświetlenie wewnętrzne, jak i zewnętrzne wymaga okresowych prze-
glądów oraz konserwacji. Podstawowymi czynnikami wpływającymi na pogorszenie
jakości oświetlenia są:
 uszkodzenie źródeł światła wynikające przede wszystkim z uszkodzeń mechanicz-
nych,
 spadek strumienia świetlnego wynikający z procesów zużywania się elementów
lamp i żarówek,
 zabrudzenie opraw oświetleniowych,
 zużywanie się opraw oświetleniowych wynikające przede wszystkim z procesów
starzenia się elementów opraw oświetleniowych (odbłyśników, rastrów, kloszy),
 uszkodzenie lub zużycie układów zapłonowych lamp wyładowczych.
Czynności konserwacyjne polegają przede wszystkim na okresowym czyszczeniu
opraw oświetleniowych oraz wymianie źródeł światła. Wymianę tę stosuje się nawet
wtedy, gdy źródła jeszcze świecą. Najkorzystniejszą sytuacją jest możliwość wymiany
grupowej, w której wymienia się wszystkie źródła światła w danym pomieszczeniu lub
otoczeniu zewnętrznym. Wtedy też powinno być wykonane czyszczenie kloszy oraz od-
błyśników. Typowy czas pomiędzy okresową konserwacją oświetlenia wynosi od 6000
do 8000 godzin.
W przypadku uszkodzenia układu oświetlenia przyczyn szukać należy w:
 instalacji zasilającej lampę,
 instalacji zapłonowej (dotyczy źródeł wyładowczych),
 źródle światła.
36
Bibliografia:
1. Bartodziej G., Kałuża E. Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa, WSiP 2000.
2. Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H.-J., Tkotz K., Ziegler K. Praktyczna
elektrotechnika ogólna. Warszawa, Rea 2010.
3. Kotlarski W., Grad J. Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa, WSiP 2011.
4. Markiewicz H. Instalacje elektryczne. Warszawa, WNT 2011.
5. Musiał E., Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. Warszawa, WSiP 2005.
6. Polska Norma PN HD 361 S3:2002 Klasyfikacja przewodów i kabli.
7. Polska Norma PN-IEC 60634 (wieloarkuszowa) Instalacje elektryczne w obiek-
tach budowlanych.

More Related Content

What's hot

Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uRzeźnik Sebastian
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uKubaSroka
 
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznychLukas Pobocha
 
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałegoLukas Pobocha
 
Hospital and office lighting
Hospital and office lightingHospital and office lighting
Hospital and office lightingEUROPAGES
 
Surowce energetyczne – elektrownie w polsce
Surowce energetyczne – elektrownie w polsceSurowce energetyczne – elektrownie w polsce
Surowce energetyczne – elektrownie w polsceBabcia3000
 
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_uTechnik.teleinformatyk 312[02] z2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_uRzeźnik Sebastian
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uRzeźnik Sebastian
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_uRzeźnik Sebastian
 

What's hot (20)

Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
 
1
11
1
 
Technik.elektryk 311[08] z1.05_u
Technik.elektryk 311[08] z1.05_uTechnik.elektryk 311[08] z1.05_u
Technik.elektryk 311[08] z1.05_u
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_u
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_u
 
2
22
2
 
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
 
6
66
6
 
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
 
Hospital and office lighting
Hospital and office lightingHospital and office lighting
Hospital and office lighting
 
Technik.elektryk 311[08] z4.01_u
Technik.elektryk 311[08] z4.01_uTechnik.elektryk 311[08] z4.01_u
Technik.elektryk 311[08] z4.01_u
 
Surowce energetyczne – elektrownie w polsce
Surowce energetyczne – elektrownie w polsceSurowce energetyczne – elektrownie w polsce
Surowce energetyczne – elektrownie w polsce
 
Technik.elektryk 311[08] z3.05_u
Technik.elektryk 311[08] z3.05_uTechnik.elektryk 311[08] z3.05_u
Technik.elektryk 311[08] z3.05_u
 
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_uTechnik.teleinformatyk 312[02] z2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] z2.02_u
 
Technik.elektryk 311[08] z4.04_u
Technik.elektryk 311[08] z4.04_uTechnik.elektryk 311[08] z4.04_u
Technik.elektryk 311[08] z4.04_u
 
5
55
5
 
Technik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_uTechnik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_u
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
 
6
66
6
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o2.02_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o2.02_u
 

Similar to 3

Similar to 3 (6)

Temperatura pracy kolektora słonecznego
Temperatura pracy kolektora słonecznegoTemperatura pracy kolektora słonecznego
Temperatura pracy kolektora słonecznego
 
Jaką moc grzewczą uzyskuje kolektor słoneczny?
Jaką moc grzewczą uzyskuje kolektor słoneczny?Jaką moc grzewczą uzyskuje kolektor słoneczny?
Jaką moc grzewczą uzyskuje kolektor słoneczny?
 
Kolektory płaskie i próżniowe – porównanie
Kolektory płaskie i próżniowe – porównanieKolektory płaskie i próżniowe – porównanie
Kolektory płaskie i próżniowe – porównanie
 
Sprawność kolektora słonecznego
Sprawność kolektora słonecznegoSprawność kolektora słonecznego
Sprawność kolektora słonecznego
 
Sprawność paneli fotowoltaicznych
Sprawność paneli fotowoltaicznychSprawność paneli fotowoltaicznych
Sprawność paneli fotowoltaicznych
 
Promieniowanie wokół nas
Promieniowanie wokół nasPromieniowanie wokół nas
Promieniowanie wokół nas
 

More from Szymon Konkol - Publikacje Cyfrowe (20)

k1.pdf
k1.pdfk1.pdf
k1.pdf
 
t1.pdf
t1.pdft1.pdf
t1.pdf
 
Quiz3
Quiz3Quiz3
Quiz3
 
Quiz2
Quiz2Quiz2
Quiz2
 
Quiz 1
Quiz 1Quiz 1
Quiz 1
 
Pytania RODO do prezentacji
Pytania RODO do prezentacjiPytania RODO do prezentacji
Pytania RODO do prezentacji
 
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
 
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikowRodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
 
Rodo reakcja na_naruszenia
Rodo  reakcja na_naruszeniaRodo  reakcja na_naruszenia
Rodo reakcja na_naruszenia
 
Rodo podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
Rodo  podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikowRodo  podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
Rodo podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
 
4
44
4
 
3
33
3
 
2
2 2
2
 
1
11
1
 
6
66
6
 
5
55
5
 
4
44
4
 
3
33
3
 
2
22
2
 
1
11
1
 

3

  • 1. Moduł 3 Źródła światła i oprawy oświetleniowe 1. Podstawowe wielkości świetlne 2. Właściwości źródeł światła 3. Przegląd współczesnych źródeł światła 4. Oprawy oświetleniowe
  • 2. 2 1. Podstawowe wielkości świetlne W technice świetlnej stosuje się następujące wielkości świetlne:  strumień świetlny  [lm];  światłość I [cd];  luminancja S I L      2 m cd ; Powyższe wielkości charakteryzują źródło światła. Strumień świetlny określa ilość światła wypromieniowaną przez źródło. Światłość określa ilość światła wypromie- niowaną w określonym kierunku (lub w określonej przestrzeni – kącie bryłowym). Lu- minancja jest wielkością, która określa, jak dużo światła wypromieniowuje dana po- wierzchnia źródła (np. jeżeli ta sama ilość światła wypromieniowana jest przez świe- tlówkę i żarówkę halogenową, to większą luminancję posiadać będzie żarówka haloge- nowa ze względu na małą powierzchnię). Duża luminancja jest zjawiskiem niepożąda- nym, gdyż prowadzi zwykle do powstania olśnienia. Parametrami dodatkowymi charakteryzującymi źródła światła są:  skuteczność świetlna określająca, ile światła można uzyskać z mocy elektrycznej tego źródła; im wyższa skuteczność świetlna, tym źródło bardziej wydajne,  współczynnik oddawania barw, który określa wierność oddawania barw przedmio- tów oświetlanych tym źródłem w odniesieniu do światła słonecznego. W przypadku elektrycznych źródeł światła podaje się moc elektryczną, napięcie znamionowe oraz rodzaj przyłącza (np. gwint E27). Podstawowymi parametrami charakteryzującymi oświetlenie obiektów są:  natężenie oświetlenia S E    [lx];  równomierność oświetlenia. Skuteczność świetlna (hz) jest to stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła do pobieranej przez nie mocy (rys. 3.1). Jednostką skuteczności świetlnej jest lm/W. Rys. 3.1 Przykład wyznaczania skuteczności świetlnej żarówki Źródło: www.ciop.pl
  • 3. 3 Trwałość użyteczna jest określana najczęściej czasem świecenia źródła światła do chwili, kiedy wartość jego strumienia świetlnego zmniejszy się o 20 ÷ 30% w stosun- ku do wartości początkowej. Wygląd określonego przedmiotu może ulegać zmianom w warunkach oświetlania różnymi typami źródeł światła. Dlatego też ważny jest dobór odpowiedniego stopnia oddawania barw do danego rodzaju pracy. Właściwości oddawania barw przez źródła światła charakteryzuje się tzw. ogólnym wskaźnikiem oddawania barw (Ra). Jest on miarą stopnia zgodności wrażenia barwy przedmiotu oświetlonego danym źródłem światła z wrażeniem barwy tego samego przedmiotu oświetlonego odniesieniowym źródłem światła w określonych warunkach (rys. 2). Maksymalna możliwa wartość tego wskaźnika wynosi 100. Przyjmuje się ją dla światła dziennego i większości źródeł żaro- wych. Wartości zbliżone do 100 charakteryzują najlepsze właściwości oddawania barw. Im większe jest wymaganie dotyczące właściwego postrzegania barw, jak np. w przemy- śle poligraficznym, tekstylnym, tym wskaźnik oddawania barw powinien być większy. Rys. 3.2 Wrażenie w oddawaniu barw Źródło: www.ciop.pl W zależności od wykonywanych czynności zaleca się stosowanie źródeł światła o wskaźniku oddawania barw Ra:  bardzo dużym, Ra >= 90, dla stanowisk pracy, na których rozróżnianie barw ma za- sadnicze znaczenie, jak np. kontrola barwy, przemysł tekstylny i poligraficzny, sklepy;  dużym, 90 > Ra>= 80 biura, przemysł tekstylny, precyzyjny, w salach szkolnych i wykładowych;  średnim oraz ewentualnie małym, 80 > Ra³ 40, inne prace, jak np. walcownie, kuźnie, magazyny, kotłownie, odlewnie, młyny oraz wszędzie tam, gdzie rozróżnianie barw nie ma zasadniczego lub istotnego znaczenia. We wnętrzach, w których ludzie pracują albo przebywają dłuższy czas, zaleca się stosowanie źródła światła o wskaźniku oddawania barw większym od 80. Barwę światła określa się za pomocą tzw. temperatury barwowej (Tc) i podaje się ją w kelwinach, K. Źródła, które emitują białą barwę światła, można podzielić, w za- leżności od ich temperatury barwowej, na trzy grupy: ciepłobiała (ciepła), neutralna
  • 4. 4 (chłodno-biała) i dzienna (zimna) – rys. 3. Wraz ze zwiększaniem wartości średniej wy- maganego natężenia oświetlenia powinna wzrastać temperatura barwowa stosowanego źródła światła. W tabeli pokazano wartość wskaźnika oddawania barw dla przykłado- wych pomieszczeń. Rys. 3.3 Wrażenie barwy światła Źródło: www.ciop.pl Dla poziomów natężenia oświetlenia poniżej 300 lx temperatura barwowa po- winna być niższa od 3 300 [K], co odpowiada ciepłobiałej barwie światła. Dla poziomów 300 ÷ 750 [lx] temperatura barwowa powinna zawierać się w przedziale 3 300 ÷ 5 300 [K], co odpowiada neutralnej barwie światła, natomiast dla poziomów natężenia powy- żej 750 [lx] temperatura barwowa powinna być wyższa od 5 300 [K], co odpowiada zimnej barwie światła. 2. Właściwości źródeł światła W oświetleniu elektrycznym stosowane źródła światła emitują promieniowanie świetlne wykorzystując trzy różne sposoby:  poprzez promieniowanie cieplne (na skutek nagrzewania się włókien żarowych),  poprzez wyładowania elektryczne zachodzące w gazach, przy czym w lampach tych można wykorzystać bezpośrednio wyładowanie elektryczne lub też zastosować lumi- nofor świecący pod wpływem fotonów pochodzących z wyładowania elektrycznego. Pierwszy rodzaj źródeł nazywać będziemy żarówkami, zaś drugi lampami wyła- dowczymi. W technice oświetleniowej stosuje się również kompilację wyżej wymienionych źródeł, czyli lampy żarowo - wyładowcze. Lampy żarowe (żarówki) Są źródłami światła, w których elementem emitującym światło jest żarnik rozgrzany pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. Żarnik wykonany jest najczęściej z domiesz- kowanego wolframu. W celu zwiększenia trwałości włókna, bańki żarówek wypełnione
  • 5. 5 są gazem (przy wyższych mocach żarówek) lub też pozbawione gazu (próżnia) w żarówkach mniejszych mocy. Żarówki głównego szeregu produkowane są na napięcie 230 V. Oprócz tego żarówki produkowane są na napięcia: 2,5 V, 3 V, 3,5 V, 6 V, 12 V, 24 V. Moc żarówek waha się od 15 do 1500 W. Typowe mocowanie żarówek w oprawach dokonywane jest za pomocą gwintu (o oznaczeniach E: 40, 27, 14, 10, 5) lub bagnetu, w przypadku żarówek narażonych na wstrząsy. Wszystkie żarówki charakteryzuje bardzo dobre oddawanie barw. Wadą żarówek jest duża wrażliwość na wahania napięcia oraz niewielka trwałość. Odrębną grupę żarówek stanowią żarówki halogenowe, które uzyskują wysoką trwałość ze względu na regeneracyjny cykl halogenowy. Aby cykl mógł zachodzić, ko- nieczne jest spełnienie dwóch warunków: wypełnienie bańki żarówki halogenkami oraz wytworzenie temperatury powyżej 2500 C. Tak wysoką temperaturę uzyskuje się zmniejszając wymiary bańki. Konieczne jest wówczas wykonanie jej z kwarcu. HW U~ Rys. 3.4 Układ włączania żarówki Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 Rys. 3.5 Budowa żarówki Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 bańka trzonek żarnik
  • 6. 6 Tabela 3.1 Przykładowe parametry żarówki Nazwa produktu Standard 15W E27 230V A55 CL 1CT Nazwa produktu na zamówieniu Stan 15W E27 230V A55 CL 1CT/12X10F Znamionowa moc lampy [W ] 15 Trzonek E27 Napięcie [V ] 230 Bańka A55 (55 mm) Wykończenie bańki CL (przeźroczysta) Kształt żarnika - Pozycja świecenia dowolna Trwałość średnia [h ] 1000 Wskaźnik oddawania barw [Ra8 ] 100 Strumień świetlny lampy [lm ] 220 Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 Lampy fluorescencyjne Lampy fluorescencyjne (świetlówki) są to źródła światła, w których światło emi- towane jest przez luminofor, którym pokryta jest wewnętrzna strona bańki. Luminofor świeci pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, będącego efektem uwalniania elektronów z atomów rtęci znajdujących się wewnątrz świetlówki. Światło emitowane przez świetlówki ma długość od 400 do 700 nm i jej barwa zależy od rodzaju użytego luminoforu. Ze względu na to, że światło emitowane przez świetlówkę jest „skupione” w niewielkim zakresie długości fal, posiada ona dużo większą sprawność niż żarówka, która emituje światło w szerokim zakresie długości fal. Ze względu na duże wymiary, świetlówka ma bardzo małą luminancję i w zasadzie nie wywołuje olśnienia. Głównymi zaletami świetlówek jest więc duża skuteczność, mała luminancja oraz duża trwałość (zwykle podawana w cyklu 12 godzinnym). Częste załączanie i wyłączanie świetlówki powoduje znaczne obniżenie jej trwałości. Do podstawowych wad świetlówek zaliczyć można tętnienie strumienia świetl- nego, słabe oddawanie barw oraz skomplikowany układ zasilający. O ile żarówki można podłączyć bezpośrednio do źródła napięcia, świetlówki wymagają zastosowania sta- tecznika oraz zapłonnika. Ze względu na to, że w świetlówce występuje wyładowanie elektryczne, konieczne jest wywołanie przepięcia elektrycznego. W tym celu prąd płyną- cy przez statecznik (dławik) jest przerywany przez zapłonnik, co wytwarza falę przepię- ciową niezbędną do zapalenia świetlówki. Statecznik w czasie normalnej pracy służy również do ograniczenia prądów wyładowczych. Zapłonniki wykonuje się w wersji lam- powej (elementem przerywającym obwód jest termobimetal) lub w wersji elektronicz- nej. Obecnie powszechnie stosowane są świetlówki kompaktowe, w których zapłonnik elektroniczny i statecznik oraz sama świetlówka umieszczone są w jednej obudowie z gwintem E27, co przypomina kształtem żarówkę. W celu ograniczenia tętnienia stru- mienia świetlnego, świetlówki zasila się napięciem o wysokiej częstotliwości i wówczas w obudowie znajduje się również przetwornik częstotliwości. Obecnie lampy fluore- scencyjne są grupą źródeł światła, która rozwija się bardzo dynamicznie. Kolejne gene- racje tych lamp pokazują trendy rozwojowe w projektowaniu źródeł światła. Obecnie nowością na rynku są lamy posiadające wewnętrzny odbłyśnik kształtujący strumień świetlny oraz lampy bezelektrodowe o bardzo dużej trwałości dochodzącej do 60000 h. Świecenie luminoforu w tych lampach wywołane jest przez silne pole magnetyczne.
  • 7. 7 Typowy układ połączeń świetlówki: Rys. 3.6 Układy bez kompensacji i z kompensacją mocy biernej Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 Tabela 3.2 Przykładowe parametry lamp fluorescencyjnych Nazwa produktu MASTER TL5 HE Super 80 21W/827 SLV Znamionowa moc lampy [W] 21 Kod barwy 827 [CCT of 2700K] Opis systemu Wysoka wydajność Trzonek G5 Informacje o trzonku Zielona płytka Bańka T5 [16mm] Znak wydajności energetycznej A Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 85 Oznaczenie barwy (tekst) Żarowo-biała Temperatura barwowa [K] 2700 Str. świetlny lampy EL 25°C [lm] 1900 Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 L LF Z L LF Z Układ bez kompensacji mocy biernej Układ z kompensacją mocy biernej
  • 8. 8 Rys. 3.7 Świetlówka liniowa Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 Tabela 3.3 Przykładowe parametry lamp fluorescencyjnych Nazwa produktu Nightlight ESaver 6yr 9W WW E27 230- 240V A65 1PH Znamionowa moc lampy [W] 9 Oznaczenie barwy WW [Ciepłobiała] Trzonek E27 Napięcie [V] 230-240 Bańka A65 [A 65mm] Częstotliwość sieci [Hz] 50/60 Kod barwy 827 [CCT of 2700K] Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 82 Temperatura barwowa [K] 2700 Strumień świetlny lampy [lm] 400 Strumień świetlny - LED-mode [lm] 1.6 Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 Rys. 3.8 Świetlówka kompaktowa Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Lampy rtęciowe Lampy rtęciowe (LR) są źródłami światła o wyładowaniu łukowym. W lampie rtęciowej łuk elektryczny pomiędzy elektrodami pali się w oparach rtęci, emitując świa- tło widzialne. W celu poprawy barwy światła niektóre lamy rtęciowe posiadają zewnętrzną bańkę pokrytą luminoforem (LRF).
  • 9. 9 Rys. 3.9 Budowa i układ zasilania lampy rtęciowej 1. bańka, 2. elektrody, 3. rezystor, 4. elektroda pomocnicza, 5. jarznik, 6. rtęć Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 Ze względu na ograniczone widmo promieniowania, lampy rtęciowe posiadają bardzo duży strumień świetlny (skuteczność świetlna wynosi ok. 60 lm/W) przy ograni- czonym współczynniku oddawania barw (lampy rtęciowe emitują światło niebiesko- zielone). Zaletą lamp rtęciowych jest ich duża trwałość sięgająca 12000 godzin. Podsta- wową wadą lamp rtęciowych jest skomplikowany zapłon (wymagają one podobnych układów zasilających jak świetlówki) oraz duża wrażliwość na zanik napięcia zasilające- go. Lampa rtęciowa osiąga zapłon po 3–5 minutach, wtedy gdy temperatura wewnątrz bańki osiąga ok. 6000 C. W przypadku wystąpienia przerwy w obwodzie zasilającym, ponowny zapłon lampy jest możliwy dopiero po jej wystudzeniu. Lampy rtęciowe prze- znaczone są do stosowania na zewnątrz. W pomieszczeniach mają one bardzo ograni- czone stosowanie i dopuszcza się ich użytkowanie w pomieszczeniach wyższych niż 4 m. Tabela 3.4. Przykładowe parametry lamp rtęciowych Nazwa produktu HPL Comfort 50W/534 E27 SG SLV Znamionowa moc lampy [W] 50 Oznaczenie barwy 534 Trzonek E27 Napięcie [V] 230-240 Bańka B56 [B 56 mm] wykonana z miękkiego szkła [SG], powlekana Częstotliwość sieci [Hz] 50/60 Kod barwy 827 [Biała] Wskaźnik oddawania barw [Ra8] 58 Temperatura barwowa [K] 3400 Strumień świetlny lampy [lm] 1800 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
  • 10. 10 C Dł 2 3 1 TUZ WLS 4kV Rys. 3.10 Lampa rtęciowa Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Lampy sodowe Zasada działania lampy sodowej jest identyczna, jak lampy rtęciowej. Jarznik lampy sodowej wypełniony jest parami sodu i rtęci, co powoduje, że całe światło emito- wane przez lampę sodową skupione jest praktyczne na długości ok. 590 nm, co z kolei odpowiada żółtej barwie światła. Lampy sodowe posiadają bardzo dużą skuteczność świetlną (do 120 lm/W). Do- datkową zaletą lamp sodowych jest bardzo duża trwałość (do 20 000 godzin) oraz za- pewnienie dużego kontrastu widzenia, co powoduje ich masowe zastosowanie w oświe- tleniu ulic. W oświetleniu wnętrz lamp sodowych praktycznie się nie stosuje. Tabela 3.5. Przykładowe parametry lampy rtęciowej Nazwa produktu MASTER SON PIA Plus 70W I E27 SLV Znamionowa moc lampy [W] 70 Opis systemu I [Wewnętrzny zapłonnik] Trzonek E27 Bańka B70[B 70mm] Wykończenie bańki Powlekana Pozycja świecenia Dowolna Wskaźnik oddawania barw [Ra8 ] 20 Temperatura barwowa [K ] 1900 Strumień świetlny lampy [lm] 5900 Źródło: Philips – Lighting Katalog Produktów – 2005 Rys. 3.11 Wygląd i układ zasilania lampy sodowej Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002
  • 11. 11 3. Przegląd współczesnych źródeł światła Na rys. 3.12. przedstawiono podział, a w tab. 3.6 zestawiono podstawowe para- metry współczesnych źródeł światła. Rys. 3.12 Klasyfikacja źródeł światła Źródło: www.ciop.pl Tabela 3.6. Zestawienie podstawowych parametrów źródeł światła Źródło światła Moc, W Strumień świetlny, lm Skutecz- ność świetlna, lm/W Skutecz- ność świetlna, lm/W Wskaź- nik od- dawania barw, Ra Trwa- łość, h Żarówki 15 ÷ 1000 90 ÷ 18800 8 ÷ 18 2700 100 1000 Żarówki halogenowe 5 ÷ 2000 60 ÷ 48400 12 ÷ 33 3400 100 2000 Świetlówki tradycyjne 4 ÷ 140 120 ÷ 8350 25 ÷104 2700 ÷ 6500 50 ÷98 7500 Świetlów- ki kompaktowe zintegrowa ne 5 ÷ 25 250 ÷ 1500 50 ÷ 60 50 ÷ 60 78 ÷ 96 10000 Świetlów- ki kompaktowe niezintegro wane 5 ÷ 55 250 ÷ 4800 50 ÷ 87 2700 ÷ 6500 78 ÷ 96 10000 Wysokoprężne rtęciowe 50 ÷ 1000 1800 ÷ 58800 36 ÷ 60 3000 ÷ 4200 40 ÷ 60 15000 Metalohalogenkowe 35 ÷ 3500 2400 ÷ 320000 60 ÷ 95 3000 ÷ 6000 75 ÷ 100 6000 Rtęciowo-żarowe 100 ÷ 500 1100 ÷ 13000 11 ÷ 28 3000 ÷ 4200 50 ÷ 69 5000
  • 12. 12 Wysokoprężne sodowe 50 ÷ 1000 3300 ÷ 130000 64 ÷ 138 2050 25 ÷ 80 12000 Niskoprężne sodowe 18 ÷ 180 1800 ÷ 33000 100 ÷ 183 - - 6000 Indukcyjne 23, 55, 85 1100 ÷ 6000 48 ÷ 72 2700 ÷ 4000 ł 80 15000 ÷ 60000 Źródło: www.ciop.pl Wybrane rodzaje halogenowych źródeł światła przedstawiono na rysunkach (13) i (14), żarowych źródeł światła – na rysunkach (15) i (16), świetlówek kompaktowych – na rysunkach (17), (18), (19) i (20), a wysokoprężnych źródeł wyładowczych – na ry- sunkach (21), (22), (23) oraz (24). Rys. 3.13 Żarówka halogenowa z własnym odbłyśnikiem tzw. reflektorek o zimnym świetle Źródło: www.ciop.pl
  • 13. 13 Rys. 3.14 Żarówka halogenowa reflektorowa ze zwierciadlanym odbłyśnikiem Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.15 Żarówka reflektorowa ze zwierciadlanym czteropierścieniowym odbłyśnikiem Źródło: www.ciop.pl
  • 14. 14 Rys. 3.16 Żarówka reflektorowa ze zwierciadlanym odbłyśnikiem Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.17 Świetlówka kompaktowa niezintegrowana dwururkowa Źródło: www.ciop.pl
  • 15. 15 Rys. 3.18 Świetlówka kompaktowa niezintegrowana trzyrurkowa Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.19 Świetlówka kompaktowa zintegrowana Źródło: www.ciop.pl
  • 16. 16 Rys. 3.20 Świetlówka kompaktowa zintegrowana z bańką w kształcie żarówki Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.21 Źródło metalohalogenkowe reflektorowe Źródło: www.ciop.pl
  • 17. 17 Rys. 3.22 Źródło metalohalogenkowe o mocy 35W jednostronnie trzonkowane Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.23 Źródło metalohalogenkowe o mocy 75W dwustronnie trzonkowane Źródło: www.ciop.pl
  • 18. 18 Rys. 3.24 Źródła sodowe z bańką: pokrytą luminoforem i przezroczystą Źródło: www.ciop.pl Diody elektroluminescencyjne (LED) Diody świecące, popularnie nazywane ledami (LED – Light Emitting Diode), nale- żą obecnie do najnowocześniejszych i najszybciej rozwijających się źródeł światła. Pierwsza dioda świecąca powstała w 1962 r. Natomiast stosowane powszechnie dzisiaj diody wskaźnikowe powstały w 1970 r. Maja one moc 100 mW i średnicę 5 mm. Na ry- sunku A przedstawiono takie diody wraz ze szkicem prezentującym poszczególne ele- menty jej budowy. Rys. 3.25 Świecące diody wskaźnikowe o mocy 100 mW Źródło: www.ciop.pl
  • 19. 19 Następnym etapem w rozwoju diod świecących było wyprodukowanie w 1994 r. diody o mocy 0,4 W, które zapoczątkowały całą serię diod o mocach od 0,8 do 6 W, czyli tzw. diod dużej mocy (rys. 3.26B). Rys. 3.26 Przykładowe diody dużej mocy Źródło: www.ciop.pl Obecnie dostępne są na rynku diody nowej generacji o mocach 1 W, 2 W, 3 W, 5 W i 6 W. Są to zarówno diody barwne (rys. C), jak i białe. Niewątpliwie, producenci mieli największe trudności z wyprodukowaniem diod o barwie białej – które nadają się do oświetlania stanowisk pracy. Mają one niższe skuteczności świetlne od kolorowych, wynoszące obecnie 60 ? 70 lm/W i trwałości 10 000 ? 50 000 godzin (w zależności od producenta i prądu płynącego przez diodę). Wskaźnik oddawania barw dostępnych diod o barwie białej, w zależności od typu, wynosi 70 ? 80. Pomimo, że już są dostępne diody o skuteczności 80 lm/W, ale mają one wskaźnik oddawania barw nie większy niż 70 i zimną barwę światła. Powszechne stosowanie diod LED do celów oświetleniowych bę- dzie opłacalne, gdy osiągną one skuteczności świetlne na poziomie 100 lm/W, trwałość – 100 000 godzin, wskaźnik oddawania barw będzie wynosił powyżej 80, a barwa ich światła będzie ciepła.
  • 20. 20 Rys. 3.27 Najczęściej spotykane barwy emitowane przez diody świecące Źródło: www.ciop.pl Poza bardzo dużą trwałością, niskim – bezpiecznym napięciem zasilania, diody barwne nie potrzebują żadnych dodatkowych filtrów w celu otrzymania określonej barwy. Dzięki temu nie występują straty strumienia świetlnego na filtrach, co ma istotny wpływ na ich energooszczędność, a określona barwa światła jest bardzo wyrazista. Z tymi źródłami mamy w praktyce do czynienia na co dzień, używając np. diodowych latarek o różnej wielkości (rys. D), ponieważ znacznie dłużej świecą od tych z żarówka- mi. Przykładowa latarka z zamontowanymi 14 diodami przy zasilaniu trzema bateriami typu AA świeci około 15 godzin. Przy takim zasilaniu klasyczna latarka z żarówką halo- genową świeciłaby około 4-5 godzin, a trwałość takiej żarówki wynosi przeciętnie 20 godzin, podczas gdy trwałość diod LED sięga nawet stu tysięcy godzin (rys. 3.28). Wśród wielu innych zastosowań diod świecących można wymienić: oświetlenie rowerowe, ta- blice informacyjne, reklamy świetlne, sygnalizacja świetlna, oświetlenie bezpieczeństwa, wyjść ewakuacyjnych i znaków ułatwiających orientację oraz oświetlenie akcentujące lub dekoracyjne – iluminacja obiektów. Natomiast diody wytwarzające światło o barwie białej i wskaźniku oddawania barw większym od 80 mogą być stosowane w oświetleniu niewielkich powierzchni, np. jako zamienniki żarówek halogenowych. Przemawia za tym ich większa skuteczność świetlna (sięga 38 lm/W) niż żarówek halogenowych (26 lm/W) oraz znacznie dłuższa trwałość od żarówek halogenowych. Na rysunku E przedstawione zostały przykłady zamienników żarówek halogenowych złożone z 12 i 20 LED-ów o mocy 150 mW każdy, zamontowanych w typowym odbłyśniku przewidzianym dla żarówki halogenowej, tzw. zimnym lustrze. Wykonania te dostępne są o barwie białej, niebieskiej, zielonej, czerwo- nej oraz różnokolorowej (rys. 3.29). Interesujące są wyroby w dużym stopniu przypominające opalizowane żarówki głównego szeregu lub świecowe, w których zamontowanych jest 21 (rys. Fa) i 30 (rys. Fb) diod święcących. Jednak, jak na razie, ich skuteczność świetlna jest dosyć niska i wynosi około 30 lm/W (fol.46).
  • 21. 21 Rys. 3.28 Przykładowe latarki z ledami Źródło: www.ciop.pl Rys. 3.29 Przykładowe zamienniki żarówki halogenowej w wersji LED Źródło: www.ciop.pl
  • 22. 22 Rys. 3.30 Przykładowe zamienniki żarówek – źródła diodowe o mocy 3W Źródło: www.ciop.pl Istotnym problemem wpływającym na duże zużycie energii elektrycznej jest wy- korzystywanie do celów oświetleniowych nieekonomicznych źródeł światła. Dotyczy to szczególnie gospodarstw domowych, biur, hoteli, gastronomii czy małych sklepów, w których „królują” tradycyjne żarówki. Niestety, skuteczność świetlna tych żarówek jest najniższa spośród wszystkich elektrycznych źródeł światła i wynosi 8 ÷ 17 lm/W. Natomiast skuteczność świetlna świetlówek przekracza już wartość 100 lm/W. Poprzez wymianę tradycyjnych żarówek na źródła produkowane z wykorzystaniem najnow- szych technologii, można uzyskać nawet 80% oszczędności energii elektrycznej. Tak duże oszczędności można uzyskać przede wszystkim zamieniając tradycyjne żarówki na świetlówki kompaktowe zintegrowane z układem zapłonowym (elektronicznym) z trzonkami E 14 lub E 27 (rys. G). Oferowane są one w kształtach odpowiadających większości stosowanych żarówek, a szczególnie bardzo zbliżonych do kształtu żarówek głównego szeregu. Emitowane przez nie światło jest bardzo dobrej jakości (wskaźnik oddawania barw ? 80 oraz ciepła barwa światła). Trwałość świetlówek wynosi 6 000 godzin (produkty tańsze) lub 12 000 godzin (droższe) – przy średniej trwałości żarówek tradycyjnych wynoszącej ok. 1 000 godz. (rys. 3.31).
  • 23. 23 Rys. 3.31 Przykładowe kształty świetlówek kompaktowych – zamienników żarówek Źródło: www.ciop.pl Oprócz świetlówek, jako zamienniki tradycyjnych żarówek, oferowane są rów- nież żarówki halogenowe w wersji energooszczędnej oraz diody świecące (LEDy). Przez stosowanie żarówek halogenowych nowej generacji można uzyskać do 50% oszczędno- ści w zużyciu energii elektrycznej. Emitują one bardzo dobrej jakości światło i produko- wane są w szerokiej gamie kształtów, dzięki czemu mogą być zamiennikami różnych typów żarówek. Natomiast w przypadków LEDów, potencjalne oszczędności energii wy- noszą ponad 80%. Chociaż obecnie mogą one być zamiennikami źródeł światła stoso- wanych w oświetleniu dekoracyjnym, to w niedalekiej przyszłości będą one podstawo- wymi źródłami światła. Na rysunku H pokazano przykładowe kształty energooszczęd- nych żarówek halogenowych oraz źródeł z diodami świecącymi (rys. 3.32).
  • 24. 24 Rys. 3.32 Przykładowe zamienniki żarówek – energooszczędne źródła światła Źródło: www.ciop.pl W celu ograniczenia niekorzystnego oddziaływania na środowisko naturalne, warunki i kryteria charakterystyk środowiskowych produktów zużywających energię elektryczną zostały zawarte w dyrektywie Energy Using Products Directive (EUP) 2005/32/WE. Zgodnie z tą dyrektywą w 2009 r. rozpocznie się proces poprawy wydaj- ności energetycznej produktów stosowanych do oświetlenia gospodarstw domowych, biur oraz dróg. Źródła światła, stateczniki i oprawy oświetleniowe wprowadzane do ob- rotu na rynek UE będą musiały spełniać wymagania efektywności energetycznej. W cią- gu kilku lat z rynku zostaną wycofane produkty o parametrach niespełniających okre- ślonych wymagań w aspekcie efektywności energetycznej. Aktem wspomagającym realizację wymagań zawartych w dyrektywie EUP w za- kresie produktów oświetleniowych będzie rozporządzenie Komisji (WE), które będzie zawierało harmonogram wycofywania niewydajnych energetycznie produktów oświe- tleniowych. W tabelach B-D przedstawiono dane techniczne dotyczące wycofywanych źródeł światła, stateczników i opraw oświetleniowych w trakcie poszczególnych etapów. Na- tomiast w przypadku tradycyjnych żarówek, propozycja harmonogramu ich wycofywa- nia z rynku określona została przez Komisję Europejską w dniu 17 listopada 2008 r.
  • 25. 25 4. Oprawy oświetleniowe Dla potrzeb eksploatacji źródeł światła są one umieszczane w oprawach oświe- tleniowych. Oprawy oświetleniowe są konstruowane w zależności od przeznaczenia i warunków, w których mają pracować. Oprawy oświetleniowe spełniają następujące funkcje:  mocują źródła światła,  przyłączają źródła światła do zasilania,  formują strumień świetlny,  chronią źródła światła przed wpływem czynników zewnętrznych,  wywołują efekt estetyczny. Ze względu na zastosowanie, oprawy oświetleniowe dzieli się na:  oprawy do oświetlenia zewnętrznego,  oprawy do oświetlenia wnętrz,  oprawy przemysłowe,  oprawy do pomieszczeń użyteczności publicznej,  oprawy specjalne. Oprawy oświetleniowe dzielimy również ze względu na podział strumienia świetlnego emitowanego przez oprawę. Pod tym względem oprawy dzielimy na:  oprawy I klasy (oświetlenie bezpośrednie), które emitują w dół od 90 do 100% cał- kowitego strumienia świetlnego – stosowane głównie w wysokich pomieszczeniach;  II klasy (oświetlenie przeważnie bezpośrednie), które emitują w dół od 60 do 90% całkowitego strumienia świetlnego;  III klasy (oświetlenie pośrednie), które emitują w dół od 40 do 60% całkowitego strumienia świetlnego. Oprawy te stosowane są głównie w pomieszczeniach uży- teczności publicznej i pomieszczeniach mieszkalnych;  IV klasy (oświetlenie przeważnie pośrednie), które emitują w dół od 10 do 40% cał- kowitego strumienia świetlnego;  V kategorii, które emitują w dół jedynie do 10% całkowitego strumienia świetlnego (światło odbite jest od sufitu). Ze względu na zastosowanie światła rozproszonego stosowane są głównie w pomieszczeniach mieszkalnych oraz użyteczności publicz- nej, jako oświetlenie ogólne. Innymi ważnymi parametrami oprawy oświetleniowej są:  sprawność oprawy, która mówi, jaka część strumienia świetlnego pochodzącego ze źródła światła jest emitowana przez oprawę. Określa się ją wzorem: c uż     , gdzie η – sprawność oprawy, Φuż – strumień użyteczny emitowany przez oprawę, Φc – stru- mień całkowity emitowany przez nieosłonięte źródło światła;  kąt ochrony  , który określa kąt, pod którym źródło światła przestaje być widoczne;  krzywa światłości określająca strumień świetlny emitowany w określonym kierun- ku;  stopień ochrony IP przed wilgocią oraz pyłem (np. oprawa zwykła posiada stopień ochrony przed zanieczyszczeniami IP20, oprawy o podwyższonej odporności na wodę odpowiednio IPX3, IPX4 itd.).
  • 26. 26 0 30 90 180 270 I [cd] 100 200 300 W tym zakresie oprawy dzieli się na :  oprawy zwykłe (IP 20),  oprawy odporne na wodę (od IPX2 – oprawa kroploodporna do IPX7 – oprawa wo- doszczelna),  oprawy pyłoodporne (IP5X),  oprawy pyłoszczelne (IP6X). W zależności od przeznaczenia, oprawy dzielimy na:  przemysłowe,  zewnętrzne,  do pomieszczeń użyteczności publicznej,  projektory oświetleniowe,  specjalnego przeznaczenia. Oprawy oświetleniowe muszą spełniać szereg wymagań związanych przede wszystkim z bezpieczeństwem instalowania oraz użytkowania, trwałością, parametrami świetlnymi oraz estetyką. Parametry przykładowych opraw oświetleniowych: 1. Oprawa do żarówek:  Oprawa zwieszakowa typu OG-200 przeznaczona do oświetlenia pomieszczeń prze- mysłowych i rolniczych o przeciętnym zapyleniu i wilgotności oraz do oświetlenia terenów zewnętrznych. Oprawa OG-200 jest produkowana, jako oprawa do zawie- szenia na haku (h= 320 mm), z puszką przyłączeniową do zawieszenia na haku (h=350 mm) oraz z puszką przyłączeniową do zawieszenia na linie (h=380 mm). Tabela 3.7. Dane techniczne oprawy OG-200 Napięcie znamionowe [V] 230 Maksymalna moc źródła światła [W] 200 Sprawność świetlna 0,8 IP 20 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy- dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 a) b) Rys. 3.33 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 390 h
  • 27. 27 2. Oprawa do świetlówek: Oprawa FA (producent AGA Light) jest przeznaczona do oświetlenia ogólnego pomieszczeń przemysłowych o zwiększonej wilgotności oraz korozyjnym oddziaływa- niu środowiska. Obudowa oprawy wykonana jest ze wzmocnionego poliestru, klosz na- tomiast z poliwęglanu. Oprawa jest przeznaczona do bezpośredniego mocowania za pomocą kołków rozporowych. Tabela 3.8. Dane techniczne oprawy FA Napięcie znamionowe [V] 230 Maksymalna moc źródła światła [W] 140 (dla oprawy 2X58 W) Współczynnik mocy 0,9 IP 65 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy- dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Oprawy typu FA wykonywane są, jako oprawy jednoświetlówkowe (moc świe- tlówek od 36 lub 58 W) lub dwuświetlówkowe (moc świetlówek od 18 do 58 W). Rys. 3.34 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 3. Oprawa do lamp wyładowczych OPR, OPS, OPH Oprawy typu OP przeznaczone są do wnętrz przemysłowych. Oprawy te wyko- nywane są w komplecie z osprzętem przeznaczonym do określonego typu lampy (sodo- wa, rtęciowa, metalohalogenkowa) o mocach 250 lub 400 W.
  • 28. 28 Tabela 3.9. Dane techniczne opraw typu OP Napięcie znamionowe [V] 230 Maksymalna moc źródła światła [W] 400 Współczynnik mocy 0,85 IP 23 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Rys. 3.35 a) szkic oprawy b) krzywa rozsyłu światłości dla oprawy z lampą LRF 250 W Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Wytyczne dotyczące montażu opraw oświetleniowych [2]: 1. umocowanie oprawy oświetleniowej powinno być trwałe, jeżeli do mocowania oprawy zwieszakowej użyto rury, to przewody zasilające powinny być prowadzone wewnątrz tej rury. Niedozwolone jest łączenie przewodów wewnątrz rury; 2. oprawy do oświetlenia ewakuacyjnego muszą być oznaczone żółtym pasem o szero- kości 2 cm. Oprawy te muszą być podłączone bezpośrednio do źródła zasilania; 3. oprawy oświetleniowe przeznaczone do umieszczenia na zewnątrz należy zamonto- wać w sposób uniemożliwiający ich kołysanie; 4. przy wprowadzeniu do oprawy jednofazowej obwodów wielofazowych, przewody faz niewykorzystanych powinny być prowadzone przelotowo bez przecinania w oprawie; 5. oprawy oświetleniowe oświetlenia podstawowego, umieszczone w pomieszczeniach innych niż suche, na wysokości mniejszej niż 250 cm i zasilane napięciem wyższym od napięcia bezpiecznego, muszą mieć konstrukcję uniemożliwiającą bezpośrednie dotknięcie źródła światła; 6. typ oprawy musi być dostosowany do warunków panujących w pomieszczeniu. 0 30 90270 I [cd] 100 200 300
  • 29. 29 Rys. 3.36 Przykład mocowania opraw oświetleniowych Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Zasady oświetlenia wewnętrznego Projektując oświetlenie należy brać pod uwagę następujące czynniki:  charakter pomieszczenia (lub terenu zewnętrznego),  wymogi przepisów prawa (w szczególności norm),  estetykę oświetlenia,  względy ekonomiczne. Do podstawowych parametrów branych pod uwagę przy projektowaniu oświe- tlenia wewnętrznego należą:  natężenie oświetlenia Eśr rozumiane, jako średnia wartość natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej. Wybrane wartości przedstawiono w tabeli poniżej; Tabela 3.10. Najmniejsze dopuszczalne średnie natężenie oświetlenia Wymagane średnie natężenie oświetlenia Eśr Rodzaj pomieszczenia 200 Pokój mieszkalny 50 - 100 Ciąg komunikacyjny 300 Sala lekcyjna 500 Warsztat elektromechaniczny 1000 Kontrola jakości Uwaga: średnie natężanie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej - jeżeli nie ma szczegó- łowych wskazań, przyjmuje się powierzchnię na wysokości 0,85m nad podłogą Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne…, Oficyna Wy- dawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001  współczynnik zapasu (K) określa się ze względu na zmniejszanie się strumienia świetlnego w funkcji czasu spowodowanego zabrudzeniem opraw; Tabela 3.11. Współczynnik zapasu Osadzanie się brudu Dostęp do opraw łatwy utrudniony Silne 1,5 2,0 Średnie 1,4 1,7 Słabe 1,3 1,4 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001
  • 30. 30  równomierność oświetlenia, definiowana jako stosunek minimalnego natężenia oświetlenia do średniego natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej. Dla pomieszczeń, w których odbywa się praca ciągła, przyjmuje się, że 65,0 E E śr min  . Dla pomieszczeń, w których praca nie ma charakteru ciągłego, wskaźnik ten nie powinien być mniejszy niż 0,4. Rys 3.37 Przykładowe rozmieszczenie opraw punktowych Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 Przy projektowaniu rozmieszenia opraw oświetleniowych należy przyjąć, że od- stępy pomiędzy oprawami (s) powinny być jednakowe. Odstęp pomiędzy oprawami skrajnymi i ścianami powinien wynosić 0,5 s. Rys 3.38 Przykład rozmieszczenia opraw liniowych Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne, WSiP, Warszawa 2002 W oświetleniu wnętrz najczęściej stosowane są następujące metody:  metoda sprawności oświetlenia,  metoda punktowa. s s s s
  • 31. 31 Metoda sprawności oświetlenia Metodę sprawności oświetlenia stosuje się do obliczania oświetlenia w pomieszczeniach, w których światło odbite od ścian, sufitu i podłogi odgrywa znaczącą rolę. Metoda ta polega na obliczenia całkowitego strumienia świetlnego potrzebnego do uzyskania wymaganego normą średniego natężenia oświetlenia. Strumień ten oblicza się ze wzoru: os śr c SKE    gdzie Eśr – średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej, S – pole powierzchni płaszczyzny roboczej, K – współczynnik zapasu, ηos – sprawność oświetlenia. Sprawność oświetlenia jest cechą charakterystyczną opraw i podawana jest w ka- talogach opraw oświetleniowych. W tabeli poniżej podano przykładowe wartości sprawności oświetlenia dla oprawy świetlówkowej typu OM – 240 – 1 dla s/Hm = 1,5 oraz Hs/ Hm od 0 do 1,5. Tabela 3.12. Sprawność oświetlenia Ekwiwalentny współczyn- nik odbicia [%] Wskaźnik pomieszczenia w Płaszczyzny roboczej Sufitu Ścian 0,8 1,0 1,25 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 10 70 50 0,37 0,42 0,46 0,51 0,55 0,58 0,61 0,65 0,65 30 0,32 0,37 0,41 0,45 0,51 0,54 0,57 0,61 0,63 10 0,28 0,32 0,37 0,41 0,46 0,51 0,54 0,58 0,61 50 50 0,35 0,40 0,43 0,46 0,51 0,54 0,57 0,59 0,61 30 0,29 0,34 0,39 0,43 0,47 0,51 0,53 0,57 0,59 10 0,26 0,31 0,35 0,39 0,43 0,48 0,50 0,54 0,57 30 30 0,28 0,33 0,38 0,40 0,44 0,47 0,49 0,53 0,55 10 0,25 0,29 0,33 0,36 0,41 0,44 0,47 0,51 0,53 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Pole płaszczyzny roboczej oblicza się ze wzoru: S = PQ, gdzie P oznacza szerokość pomieszczenia, zaś Q jego długość. Wartość sprawności oświetlenia zależy od:  rodzaju oprawy,  wskaźnika pomieszczenia w, który oblicza się ze wzoru:  QPH PQ w m   gdzie Hm – wysokość zawieszenia opraw nad płaszczyzną roboczą,  ekwiwalentnych współczynników odbicia ścian, sufitu i płaszczyzny roboczej. Ekwi- walentny współczynnik odbicia zależ od materiału, z którego wykonano okładziny ścian, sufitu i podłogi oraz ich powierzchni. Ekwiwalentny współczynnik odbicia ścian oblicza się ze wzoru: n21 nn2211 esc S...SS S...SS     
  • 32. 32 gdzie ρn – współczynnik odbicia pasów ścian (tapety, boazerie, okna, farby), Sn – pole powierzchni poszczególnych pasów ścian. Ekwiwalentny współczynnik odbicia sufi- tu oblicza się ze wzoru: )1(2w w śrwns sśrwn esuf      gdzie ws oznacza wskaźnik wnętrza przysufitowego obliczony ze wzoru: w H H w s m s  ρśrwn średni wskaźnik odbicia wnętrza przysufitowego obliczony ze wzoru: 2w 2w s scsufs śrw      W powyższych wzorach Hm oznacza wysokość zawieszenia opraw nad płaszczy- zną roboczą, Hs oznacza odległość płaszczyzny opraw od sufitu, ρsuf oznacza współczyn- nik odbicia sufitu, ρsc oznacza współczynnik odbicia ścian wnętrza przysufitowego. Dla uproszczenia, w typowych pomieszczeniach przyjmuje się ekwiwalentny współczynnik płaszczyzny roboczej ρep=0,1. Tabela 3.13. Przykładowe współczynniki odbicia typowych materiałów stosowanych we wnętrzach Rodzaj materiału Ρ [%] Farba klejowa biała 67-80 Farba emulsyjna biała 60-80 Farba klejowa zielona 43-67 Beton 20-35 Cegła 15-20 Klepka podłogowa dębo- wa 25 Szkło 8 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Aby obliczyć oświetlenie metodą sprawności należy: 1. obliczyć pole powierzchni roboczej w pomieszczeniu, 2. wyznaczyć zgodnie normą natężenie oświetlenia, 3. dobrać oprawy i źródła światła, 4. dobrać wysokość zawieszenia opraw, 5. obliczyć wskaźnik pomieszczenia w, 6. wyznaczyć współczynniki odbicia ρ, 7. obliczyć ekwiwalentne współczynniki odbicia ścian, sufitu i płaszczyzny roboczej, 8. określić, korzystając z katalogu opraw, sprawność oświetlenia η, 9. obliczyć całkowity strumień świetlny, 10. obliczyć liczbę opraw ze wzoru: op c n   
  • 33. 33 Metoda punktowa Metoda punktowa obliczania oświetlenia stosowana może być wszędzie tam, gdzie można pominąć odbicia światła. Metoda ta polega na obliczeniu natężenia oświe- tlenia w wyznaczonych punktach powierzchni roboczej, pochodzącego od wszystkich opraw znajdujących w pomieszczeniu. Natężenie oświetlenia od jednej oprawy oblicza się ze wzoru: 2 m 3 H cosI e    gdzie Iα oznacza światłość źródła w danym kierunku (dane dostępne w katalogu), Hm oznacza wysokość zawieszenia oprawy nad płaszczyzną roboczą. W praktyce, natężenie oświetlenia w danym punkcie jest sumą natężeń pochodzących od poszczególnych źró- deł światła. Zależność ta zakłada również, że punkt, w którym obliczane jest natężenie oświetlenia, oświetlany jest źródłem o strumieniu świetlnym 1000 lm. Rzeczywiste na- tężenie oświetlenia w rozpatrywanym punkcie płaszczyzny roboczej oblicza się ze wzo- ru: K1000 e E 0   gdzie K współczynnik zapasu, Φ0 strumień rzeczywistego źródła. Po obliczeniu natężenia oświetlenia we wszystkich założonych punktach, oblicza się średnią wartość natężenia oświetlenia eśr, jako średnią arytmetyczną natężeń we wszystkich punktach obliczeniowych. Znając dla danego typu pomieszczenia wartość średnią natężenia oświetlenia wymaganą normą, można obliczyć strumień rzeczywi- stych źródeł światła: śr śr 0 e KE1000  Rys. 3.39 Natężenie oświetlenia w punkcie A pochodzące od jednej oprawy Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 W celu wyznaczenia punktów obliczeniowych, płaszczyznę roboczą dzieli się na kwadraty. Środki tych kwadratów wyznaczają punkty, w których dokonuje się obliczeń. Liczba punktów obliczeniowych jest zależna od wskaźnika pomieszczenia. H r A E I
  • 34. 34 Tabela 3.14. Minimalna liczba punktów obliczeniowych Wskaźnik pomieszczenia Liczba punktów obliczeniowych w < 1 4 1=<w < 2 9 2=<w < 3 16 w >= 3 25 Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydaw- nicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 W praktyce, im większa jest liczba punktów pomiarowych, tym większa jest do- kładność metody. A B C D E F L1 L2 L3 L4 L5 L6 Rys. 3.40 Szkic pomieszczenia o wymiarach 12 X 9 m. z naniesionymi punktami oblicze- niowymi (A,B,...F) Źródło: Niestępski S., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawni- cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 Zasady projektowania oświetlenia zewnętrznego Oświetlenie zewnętrzne możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy:  oświetlenie ulic i ciągów komunikacyjnych, którego najważniejszym zadaniem jest zapewnienie dobrego widzenia po zmroku,  iluminacja obiektów, której głównym zadaniem jest wytworzenie odpowiedniego wrażenia estetycznego. W przypadku projektowania oświetlenia ulicznego należy wziąć pod uwagę prze- de wszystkim parametry świetlne (natężenie oświetlenia, równomierność, luminancja), które wpływają na dobór źródeł światła, opraw oświetleniowych oraz sposobu ich roz- mieszczenia oraz parametry elektryczne (moc, natężenia prądu, napięcie). Określając ilość oraz sposób rozmieszczenia opraw posługujemy się metodami podobnymi, jak w oświetleniu wnętrz, uwzględniając ponadto szerokość jezdni, rodzaj zabudowy, infra- strukturę komunalną. Najpopularniejszą metodą jest metoda sprawności oświetlenia, w której określa się całkowity strumień świetlny, który powinien być wytworzony przez
  • 35. 35 jedno źródło światła na przypadającej mu powierzchni drogi. Dla przyjętego zawiesze- nia opraw (rozstaw, wysokość, kąt pochylenia) odczytuje się dla danej oprawy strumień użytkowy, a następnie na jego podstawie określa się średnie natężenie oświetlenia. Wymagania stawiane oświetleniu awaryjnemu Oświetlenie awaryjne jest oświetleniem działającym w warunkach braku zasila- nia obwodów oświetleniowych głównych i jego zadaniem jest zapewnienie możliwości bezpiecznego opuszczenia budynku. Oświetlenie awaryjne montowane jest zarówno w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie, jak również w ciągach komunikacyj- nych. Ze względu na to, że oświetlenie awaryjne wpływa bezpośrednio na bezpieczeń- stwo ludzi, jest ono niezwykle istotne w budynkach użyteczności publicznej. Parametry oświetlenia awaryjnego określane są przez normę PN-EN 1838. Do najważniejszych wymagań należą:  konieczność wykonywania okresowych przeglądów i czynności konserwacyjnych nie rzadziej niż raz w roku,  czas działania oświetlenia awaryjnego nie może być krótszy niż 2 godziny,  natężenie oświetlenia awaryjnego nie może być mniejsze niż 1lx,  równomierność oświetlenia nie może być mniejsza od 40,  zanik napięcia musi spowodować zadziałanie oświetlenia awaryjnego. Ze względu na zasilanie, systemy oświetlenia awaryjnego dzieli się na oświetlenie z oprawami z własnym zasilaniem (akumulatory) oraz zasilane ze źródła zewnętrznego (bateria centralna). Konserwacja oświetlenia Zarówno oświetlenie wewnętrzne, jak i zewnętrzne wymaga okresowych prze- glądów oraz konserwacji. Podstawowymi czynnikami wpływającymi na pogorszenie jakości oświetlenia są:  uszkodzenie źródeł światła wynikające przede wszystkim z uszkodzeń mechanicz- nych,  spadek strumienia świetlnego wynikający z procesów zużywania się elementów lamp i żarówek,  zabrudzenie opraw oświetleniowych,  zużywanie się opraw oświetleniowych wynikające przede wszystkim z procesów starzenia się elementów opraw oświetleniowych (odbłyśników, rastrów, kloszy),  uszkodzenie lub zużycie układów zapłonowych lamp wyładowczych. Czynności konserwacyjne polegają przede wszystkim na okresowym czyszczeniu opraw oświetleniowych oraz wymianie źródeł światła. Wymianę tę stosuje się nawet wtedy, gdy źródła jeszcze świecą. Najkorzystniejszą sytuacją jest możliwość wymiany grupowej, w której wymienia się wszystkie źródła światła w danym pomieszczeniu lub otoczeniu zewnętrznym. Wtedy też powinno być wykonane czyszczenie kloszy oraz od- błyśników. Typowy czas pomiędzy okresową konserwacją oświetlenia wynosi od 6000 do 8000 godzin. W przypadku uszkodzenia układu oświetlenia przyczyn szukać należy w:  instalacji zasilającej lampę,  instalacji zapłonowej (dotyczy źródeł wyładowczych),  źródle światła.
  • 36. 36 Bibliografia: 1. Bartodziej G., Kałuża E. Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa, WSiP 2000. 2. Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H.-J., Tkotz K., Ziegler K. Praktyczna elektrotechnika ogólna. Warszawa, Rea 2010. 3. Kotlarski W., Grad J. Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa, WSiP 2011. 4. Markiewicz H. Instalacje elektryczne. Warszawa, WNT 2011. 5. Musiał E., Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. Warszawa, WSiP 2005. 6. Polska Norma PN HD 361 S3:2002 Klasyfikacja przewodów i kabli. 7. Polska Norma PN-IEC 60634 (wieloarkuszowa) Instalacje elektryczne w obiek- tach budowlanych.