Politechnika Poznańska Wydział Elektryczny Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA

60-965 POZNAŃ UL. PIOTROWO 3A http://lumen.iee.put.poznan.pl Politechnika Poznańska Wydział Elektryczny Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA Temat: Badanie właściwości fotometrycznych i elektrycznych opraw oświetleniowych Research of photometric and electric parameters of luminaires Autor: Natalia Michałowska Promotor: dr inż. Krzysztof Wandachowicz Poznań 2015 1

Pracę dedykuję mojemu wspaniałemu Tacie. Dziękuję za wsparcie, motywację, nieograniczoną pomoc i zaszczepienie pasji do elektrotechniki. 2

Spis treści Streszczenie.....5 1. Wstęp... 6 2. Założenia pracy... 8 2.1. Wprowadzenie........8 2.2. Cel pracy..10 2.3. Zadania pracy..10 3. Właściwości świetlówek i diod świecących..11 3.1. Świetlówki.11 3.2. Diody elektroluminescencyjne...13 3.3. Moduły Fortimo LED Lines....14 4. Badania..16 4.1. Opis badanych obiektów...16 4.1.1. Oprawy Limit i Design...16 4.1.2. Świetlówki Lumilux T5 HO 54W/840...17 4.1.3. Moduły Fortimo LED Lines... 18 4.2. Stanowiska pomiarowe... 20 4.2.1. Pomiar światłości kierunkowej....20 4.2.2. Pomiar strumienia świetlnego.. 21 4.3. Wyniki..23 4.3.1. Wzorcowanie..23 4.3.2. Strumień świetlny..23 4.3.3. Sprawność opraw.. / 25 4.3.4. Parametry elektryczne i skuteczność świetlna.. 26 4.3.5. Krzywe światłości..28 4.3.6. Projekt oświetlenia biura z wykorzystaniem badanych opraw..,32 4.3.6.1. Pomieszczenie ogólne....32 4.3.6.2. Sala konferencyjna.35 4.3.6.3. Archiwum..38 4.3.7. Analiza wyników..41 4.3.7.1. Oprawa Limit 41 4.3.7.2. Oprawa Design.. 42 3

5. Podsumowanie 45 Literatura.47 Załączniki.48 4

Streszczenie W pracy przebadane są pod względem fotometrycznym i elektrycznym oprawy oświetleniowe, pierwotnie dostosowane do pracy ze świetlówkami liniowymi, w których zamontowane zostaną moduły LED, stanowiące nowoczesną alternatywę dla źródeł fluorescencyjnych. Przedstawiona jest najnowsza technologia diod świecących, szeroko wykorzystywanych w technice oświetleniowej. Opisany jest schemat postępowania przy doborze modułu, który ma zastąpić świetlówkę w danej oprawie. Szczególna uwaga skupiona jest na porównaniu tych samych opraw pracujących ze standardowym wkładem świetlówkowym i z alternatywnym modułem LED. Dzięki analizie porównawczej otrzymanych wyników określona jest przydatność, funkcjonalność oraz ekonomiczność zastosowania nowoczesnej technologii LED. W celu praktycznego zestawienia tych parametrów wykonany jest projekt oświetleniowy biura z wykorzystaniem badanych opraw i źródeł światła. Summary This thesis is focusing on testing photometric and electric features of luminaires that were originally designed to work with linear fluorescent light sources but are now using LED modules, a modern alternative to fluorescent light sources. The thesis presents the latest technology of light emitting diodes that are widely used in lightning techniques as well as a code of practice when choosing the right module to replace the fluorescent light in a given luminaire. Particular attention is focused on a comparison of the same luminaires working with standard fluorescent light and the alternative LED module. Comparative analysis of the results determines the suitability, functionality and cost-effectiveness of applying modern LED technology. Practical overview of these parameters is presented in a lighting project of an office that uses the discussed luminaires and light sources. 5

1. Wstęp Sztuczne światło towarzyszy nam każdego dnia, przede wszystkim zapewnia odpowiednie warunki oświetleniowe w miejscach pracy, salach lekcyjnych, sklepach, domach i szpitalach, oświetla pomieszczenia w których spędzamy większą część dnia oraz zapewnia bezpieczeństwo na ulicach. Elektryczne źródła światła stały się nieodzownym elementem naszego życia, wpływając na nasze samopoczucie, zdrowie i sposób aktywności, dlatego bardzo ważny jest ich odpowiedni dobór. Według podziału ze względu na sposób generowania światła, źródła te możemy rozróżnić na temperaturowe i luminescencyjne, wśród pierwszych znajdują się różnego typu żarówki i lampy łukowe, zaś wśród drugich znajdziemy źródła wyładowcze, fluorescencyjne i elektroluminescencyjne, do obu grup możemy zaliczyć lampy żarowo-rtęciowe. Dotychczas najbardziej rozpowszechnionymi i popularnymi były źródła żarowe, jednak ten trend uległ zmianie, zgodnie z rozporządzeniem Unii Europejskiej już od 2009 roku były one powoli wycofywane z produkcji i rynku, ponieważ zaczęto stawiać co raz większe wymagania w dziedzinie ekonomii i ekologii. Szacuje się, że tradycyjne żarówki emitują w postaci światła zaledwie 7-9% pobieranej energii elektrycznej, reszta jest oddawana do otoczenia w postaci ciepła, a tym samym jest marnowana [6]. Aby zapobiec dalszemu marnowaniu energii elektrycznej, która mogłaby być spożytkowana w inny sposób, zostały one wyparte przez energooszczędne, potocznie nazywane świetlówkami, źródła fluorescencyjne, które swoją popularność zawdzięczają wysokiej skuteczności świetlnej oraz stosunkowo długiemu czasowi pracy. W bardzo szybkim tempie świetlówki, zwłaszcza liniowe, zaczęły być powszechnie stosowane w oświetleniu biur, hal przemysłowych, placówek handlowych i usługowych, szkół i urzędów. We wszystkich tych miejscach głównym kryterium doboru źródła światła jest ekonomia, stawia się na rozwiązania energooszczędne, które pobierają mało energii, nie wymagają wysokich kosztów eksploatacyjnych, a przy tym wykazują się niską awaryjnością i dobrymi parametrami. W teorii świetlówka liniowa to lampa z grupy lamp wyładowczych- promieniowanie nadfioletowe, powstające na skutek wyładowania elektrycznego w parach rtęci o niskim ciśnieniu, zamieniane jest na światło widzialne za pomocą luminoforu, wydzielając przy tym niewielką ilość ciepła do otoczenia. Z ekologicznego punktu widzenia światło powstające w ten sposób ma szkodliwy wpływ na środowisko, jest to spowodowane obecnością komponentu niezbędnego do jego wytworzenia, a konkretnie rtęci. Jej obecność 6

w świetlówkach powoduje, że źródła te trzeba utylizować w ściśle określony sposób, aby zminimalizować ryzyko bezpośredniego kontaktu, bowiem jest to substancja silnie trująca. Jednak na przestrzeni lat wprowadzono wiele udoskonaleń technologii, zwłaszcza w dziedzinie opraw oświetleniowych, zwiększając tym samym użyteczność samych źródeł oraz minimalizując ilość zawartych w nich szkodliwych substancji, dzięki temu uznawane są za dobre i funkcjonalne źródła światła. Alternatywa dla tradycyjnej świetlówki liniowej pojawiła się stosunkowo niedawno, kiedy możliwe było wytworzenie diody elektroluminescencyjnej LED o dużej jasności, emitującej światło białe, co pozwoliło na stosowanie jej w technice oświetleniowej. Zjawisko elektroluminescencji znane jest od bardzo dawna, jednak dopiero w 1927r. Oleg Łosiew zauważył, że przy przepływie prądu w kierunku przewodzenia przez złącze metal-półprzewodnik z węglikiem krzemu, następuje emisja światła z tego półprzewodnika- zjawisko to nazwano,,efektem Łosiewa i stało się podstawą działania diod LED [2]. Na przestrzeni lat zaczęto stosować inne materiały do ich produkcji, dzięki czemu nastąpiła dynamiczna poprawa właściwości fotometrycznych, a zwłaszcza skuteczności świetlnej, będącej wykładnikiem energooszczędności, oraz mocy użytkowej. Do największych zalet przypisywanych zastosowaniu diod LED w technice świetlnej, niewątpliwie należy ich proekologiczny charakter- nie zawierają żadnych szkodliwych substancji, nie promieniują w zakresie UV, mają bardzo dużą trwałość, obejmującą od 50 do 100 tysięcy godzin świecenia, charakteryzują się małą awaryjnością oraz niskim zużyciem energii. Wszystkie te właściwości spowodowały, że źródła te stały się głównym konkurentem świetlówek liniowych w oświetleniu pomieszczeń o dużych powierzchniach. Dla przykładu w obiektach biurowych w krajach Unii Europejskiej szacuje się, że oświetlenie zużywa ok. 50% ogółu energii konsumowanej, zatem modernizacja instalacji oświetleniowych może przynieść ogromne oszczędności [7]. Zastąpienie świetlówek liniowych źródłami LED, które charakteryzuje niemal trzykrotnie dłuższa żywotność, pozwoliłoby radykalnie obniżyć koszty konserwacji systemu oświetlenia oraz jego utylizacji [2]. Koszty inwestycyjne związane z takim przedsięwzięciem mogą okazać się duże, ale w perspektywie czasu opłacalne, możliwe jest też ich zminimalizowanie, ponieważ wśród dostępnych na rynku rozwiązań można znaleźć te, które nie wymagają wymiany opraw oświetleniowych. Warto jednak pamiętać, że wymieniając źródła w istniejącej oprawie, należy dążyć do tego, aby parametry nowych lamp były co najmniej takie, jak świetlówek. 7

2. Założenia pracy 2.1. Wprowadzenie Lampy wyładowcze są jednym z najczęściej używanych źródeł sztucznego światła na świecie, pokrywają ponad 90% zapotrzebowania na oświetlenie sztuczne [12]. Przykładów ich obecnego zastosowania jest bardzo wiele, głównie dlatego, że są to źródła ekonomiczne, wykazujące bardzo dobre parametry, o różnorodnych formach i temperaturach barwowych. Jednak poza ogromną popularnością i zaletami, świetlówki liniowe mają również cały szereg wad, dlatego warto przyjrzeć się, czy nowo wprowadzone na rynek diody elektroluminescencyjne będą prawdziwą rewolucją w technice świetlnej i w przyszłości będą mogły te źródła całkowicie zastąpić. Obecnie na rynku przodują, przedstawione w 1995r. przez czołówkę światowego przemysłu oświetleniowego, świetlówki liniowe o oznaczeniu T5. Jest to kolejna generacja tego źródła światła, które może pracować wyłącznie ze specjalnie dedykowanymi statecznikami elektronicznymi. Wśród nich możemy rozróżnić źródła o oznaczeniu HE (ang. high efficiency)- o podwyższonej skuteczności świetlnej, które łączą maksymalną sprawność energetyczną z wysokim strumieniem świetlnym, oraz o oznaczeniu HO (ang. high output)- o podwyższonym strumieniu świetlnym, które łączą maksymalny strumień świetlny z wysoką sprawnością energetyczną [8]. W 2012r. firma Philips wprowadziła na rynek moduły LED oświetlenia liniowego o katalogowej nazwie Fortimo LED Lines, które zarekomendowała jako idealne rozwiązanie dla opraw standardowo wyposażonych w świetlówki T5. Szeroka gama modułów może zostać wykorzystana do wszystkich typów opraw oświetlenia bezpośredniego i pośredniego, umożliwiając ich montaż w oprawach sufitowych, jak i zwieszanych. Aby dokonać odpowiedniego wyboru modułu musimy przede wszystkim wziąć pod uwagę jaką świetlówkę chcemy wymienić, ale równie ważnym elementem jest określenie rodzaju i przeznaczenia oprawy oświetleniowej w której chcemy ten moduł umieścić. Producent oferuje nam dwie podstawowe kategorie produktu- Fortimo LED Lines 1R (Rys.2.1.) - wyposażone w jeden pas diod LED oraz Fortimo LED Lines 3R (Rys.2.2.) - wyposażone w trzy pasy diod LED. Moduły wyposażone w jeden pas, według sugestii producenta, sprawdzą się zastępując świetlówkę T5 HO w oświetleniu przemysłowym i handlowym, oferując światło skupione, idealne do oświetlenia płaszczyzn pionowych, natomiast te wyposażone w trzy pasy zastępując świetlówkę T5 HE w oświetleniu biurowym, oferując światło rozproszone, idealne do oświetlenia płaszczyzn poziomych. [5] 8

Rys.%2.1.%Moduł Fortimo%LED%Lines%1R%(wg%[2]) Rys.%2.2.%Moduł Fortimo%LED%Lines%3R%(wg%[2]) Kolejnym krokiem jest określenie poszukiwanej wartości strumienia świetlnego nowego źródła, bowiem w ofercie można znaleźć kilka możliwości. Tak samo, jak świetlówki, diody również występują z różnymi temperaturami barwowymi. Jeśli wymieniamy źródło fluorescencyjne ze światłem białym, o temperaturze barwowej 4000K, możemy znaleźć jej odpowiednik o tej samej temperaturze barwowej wśród dostępnych modułów. Wskaźnik oddawania barw charakteryzujący świetlówki T5 jest powyżej 80, taki sam, a niektóre nawet powyżej 90, mają prezentowane moduły. Kolejne oznaczenie z którym się spotkamy poszukując zamiennika to HV (ang. high voltage), które oznacza wysokie napięcie, produkt jest nieizolowany, ze wskazaniem zgodności wymogów europejskiej klasy I, oraz LV (ang. low voltage), które oznacza niskie napięcie, produkt jest izolowany, ze wskazaniem wymogów europejskiej klasy II/SELV i nie może być stosowany z nieizolowanym zasilaczem. Ostatnim, ale bardzo ważnym elementem jest dobór zasilacza do konkretnego modułu. Wraz z wdrożeniem nowej technologii, na rynku pojawił się dedykowany system zasilaczy o handlowej nazwie Xitanium. Zasilacze te są stałoprądowe, wysokowydajne i programowalne, dzięki czemu mogą być ustawiane zgodnie ze zróżnicowanymi wymaganiami klientów. Użytkownik ma wpływ na takie parametry jak regulowany prąd wyjściowy, interfejsy Dali oraz 1-10V, może również wykorzystać programator profili czasowych [13]. Dodatkowo zasilacze te posiadają opcję kontroli temperatury modułów LED, w przypadku wykrycia zbyt wysokiej temperatury (wyższej niż zaprogramowana), moc zostanie obniżona, co pozwoli ochronić diody przed przegrzaniem. Istnieje też możliwość zredukowania mocy w czasie cyklu pracy, kiedy nie jest wymagany maksymalny strumień świetlny, co wiąże się z korzyściami ekonomicznymi zastosowania tego rozwiązania. Warto również wspomnieć, że moduły z rodziny Fortimo LED Lines są przetestowane i certyfikowane przez Zhaga. Jest to globalne konsorcjum firm z międzynarodowego przemysłu oświetleniowego. Jego podstawowym celem jest stworzenie takich specyfikacji 9

interfejsu, które pozwolą na swobodną wymianę źródeł LED od różnych dostawców bez potrzeby zmiany oprawy oświetleniowej. Interfejs uwzględnia zarówno wymiary fizyczne, jak i właściwości fotometryczne oraz elektryczne, a także właściwości termiczne źródeł LED. Technologia LED oferuje wiele korzyści, ale brak specyfikacji utrudnia wymianę jednego źródła światła na inne. Przemysł oświetleniowy przyzwyczajony jest do pracy ze standaryzowanymi źródłami, ponieważ oprawy buduje się do pracy z konkretnymi, wymienialnymi źródłami światła. Podstawa E27 tradycyjnej żarówki, średnica reflektorowej lampy halogenowej, jak również średnica i długość rury liniowej lampy fluorescencyjnej to dobrze znane standardy. Zhaga określa tylko to, co jest konieczne, aby umożliwić zamienność źródeł LED. Ułatwia to producentom wprowadzenie innowacji i różnicowanie swoich produktów pod względem parametrów, a klientom pozwala na większą dowolność przy wyborze źródła. Zhaga nie tworzy obowiązkowych norm, przepisów, czy kodeksów, a zgodność z tą specyfikacją jest dobrowolna dla producentów wyrobów oświetleniowych. 2.2. Cel pracy Celem pracy jest porównanie właściwości elektrycznych i fotometrycznych opraw oświetleniowych (z serii Limit i Design) wyposażonych w świetlówki liniowe T5 oraz w moduły diodowe Fortimo LED Lines. 2.3. Zadania pracy Poszczególne zadania pracy można przedstawić w następujących punktach: - zapoznanie z kartami katalogowymi źródeł fluorescencyjnych i diod LED, których właściwości zostaną opisane w rozdziale 3 - przedstawienie schematu postępowania przy doborze modułu LED zastępującego świetlówkę liniową w badanych oprawach, szczegółowy opis badanych opraw i źródeł zostanie przedstawiony w rozdziale 4 - wyznaczenie światłości kierunkowej opraw i utworzenie plików katalogowych dla badanych opraw w formacie Eulumdat - wyznaczenie strumienia świetlnego badanych opraw i źródeł w celu wyznaczenia sprawności oprawy oraz skuteczności świetlnej systemu i modułu - wykonanie projektu oświetlenia biura w programie Relux z wykorzystaniem plików katalogowych opraw i wykonanie obliczeń komputerowych - porównanie opraw z wkładem świetlówkowym i zamiennym systemem modułów LED na podstawie analizy wyników badań i wykonanego projektu 10

3. Właściwości świetlówek i diod świecących 3.1. Świetlówki Świetlówka jest fluorescencyjnym źródłem światła, ale to skutki wyładowania elektrycznego w postaci emisji promieniowania UV wywołują fluorescencję. Świetlówka składa się z rury wyładowczej pokrytej od wewnątrz luminoforem, skrętki elektrody wraz z izolatorem oraz kołka przyłączeniowego (Rys 3.1). Podczas wyładowania elektrycznego w rurze wyładowczej emitowane jest głównie promieniowanie ultrafioletowe, które naświetla warstwę fluoryzującą, czyli luminofor. To właśnie luminofor przekształca promieniowanie ultrafioletowe na widzialne, gdyby rura nie była nim pokryta od wewnątrz, możliwe by było zaobserwowanie jedynie minimalnego promieniowania widzialnego o barwie niebieskiej. Jest to niskoprężne źródło światła, ciśnienie par rtęci w trakcie świecenia wynosi 0,1-1 kpa i jest uzależnione od budowy i mocy świetlówki. [3] Rys. 3.1. Schematyczny przekrój przez świetlówkę ukazujący ideę działania. 1- rura wyładowcza, 2- luminofor, 3- skrętka elektrody, 4- izolator, 5- kołek przyłączeniowy. [3] Aby w świetlówce zaistniały warunki do procesu generowania promieniowania UV, elektrody, które się w niej znajdują, muszą być wcześniej wstępnie podgrzane oraz muszą być pokryte materiałem umożliwiającym emisję elektronów- zwanym emiterem, ponieważ w chwili zapłonu napięcie na elektrodach musi być duże. Inicjację wyładowania umożliwia niskie napięcie zapłonu gazów zapłonowych, np. argonu. Następnie wyładowanie jest przejmowane przez pary rtęci. Zatem w obwodzie elektrycznym świetlówki musi znajdować się odbiornik stabilizujący [3]. Aby spełnić wszystkie warunki umożliwiające zapłon konieczna jest konfiguracja układu zasilania. Najpopularniejsze świetlówki o wymiarze T5 i T8 są zasilanie przez stateczniki elektroniczne. Na rynku dostępnych jest wiele modeli stateczników zasilających wiele typów lamp, jednak najbezpieczniejszy jest dobór ze względu na konkretne parametry, takie jak moc, czy średnica źródła. 11 Kolejną bardzo ważną

właściwością tych źródeł światła jest fakt, iż temperatura otoczenia istotnie wpływa na zmianę ciśnienia par rtęci, a co za tym idzie na skuteczność świetlną samego źródła. Zazwyczaj w parametrach katalogowych podana jest optymalna temperatura pracy, która umożliwia uzyskanie maksimum skuteczności świetlnej. Do specjalnych warunków, jak mróz, konstruowane są specjalnie przeznaczone lampy. Unowocześnienia technologii produkcji świetlówek T5 sprawiły, że są to najpopularniejsze źródła w swojej kategorii, ich średnica wynosi 16mm i jest to najmniejsza świetlówka liniowa o najniższej zawartości rtęci. Obecnie jest produkowana przez wiele firm oświetleniowych w rozróżnieniu na dwa typy HO (ang. high output)- o podwyższonym strumieniu świetlnym, które łączą maksymalny strumień świetlny z wysoką sprawnością energetyczną, oraz HE (ang. high efficiency)- o podwyższonej skuteczności świetlnej, które łączą maksymalną sprawność energetyczną z wysokim strumieniem świetlnym. W Tabeli 3.1. zestawiono podstawowe parametry dla najbardziej charakterystycznych świetlówek T5. Tabela 3.1. Dane katalogowe świetlówek liniowych T5 firmy Osram [10][11] LUMILUX T5 HE LUMILUX T5 HO Nazwa Moc [W] Ra* Tb** [K] ϕ1*** ϕ2**** Nazwa Moc [W] Ra* Tb** [K] ϕ1*** ϕ2**** HE 14W/8 40 14 >80 4000 1200 1350 HO 24W/8 40 22,5 >80 4000 1750 2000 HE 21W/8 40 20,6 >80 4000 1900 2100 HO 39W/8 40 38 >80 4000 3100 3500 HE 28W/8 40 27,9 >80 4000 2600 2900 HO 54W/8 40 54,1 >80 4000 4450 5000 HE 35W/8 40 35,5 >80 4000 3320 3650 HO 80W/8 40 79,8 >80 4000 6150 7000 Ra*- wskaźnik oddawania barw, Tb**- temperatura barwowa, ϕ1*** - strumień świetlny w temperaturze otoczenia 25 C, ϕ2****- strumień świetlny w temperaturze otoczenia 35 C W Tabeli 3.1. przedstawione zostały źródła o neutralnej, białej barwie. Wybór tych źródeł w temperaturach barwowych 6500K i 8000K wiąże się z mniejszym strumieniem świetlnym lampy, zazwyczaj jest to różnica rzędu 50-100lm niż dla źródeł o Tb=4000K. Warto również zauważyć, że temperatura otoczenia dla pracującej świetlówki zamontowanej w oprawie to zwykle ok. 35 C, dlatego bardzo ważne przy doborze odpowiedniego źródła jest zwrócenie szczególnej uwagi na strumień świetlny lampy w tej temperaturze. 12

3.2. Diody elektroluminescencyjne Diody elektroluminescencyjne zwykło się nazywać diodami LED, lub po prostu LED, skrót ten wywodzi się z angielskiego nazewnictwa, a mianowicie Light Emitting Diode. Zalicza się je do najnowszych źródeł światła, a ich działanie oparte jest na zjawisku elektroluminescencji. Zjawisko to jest rodzajem luminescencji, która polega na emisji promieniowania elektromagnetycznego o większym natężeniu niż promieniowanie cieplne w danej temperaturze oraz przy warunku, że czas trwania tego promieniowania znacznie przewyższa okres fali emitowanej [2]. Elektroluminescencja znana jest od bardzo dawna, w wyniku oddziaływania na luminofor pola elektrycznego następuje emisja promieniowania elektromagnetycznego. Już ponad 100 lat temu zjawisko to zostało zaobserwowane w złączu metal- półprzewodnik, jednak nie doszukiwano się wówczas praktycznego zastosowania. Pierwsze publikacje opisujące ówczesne eksperymenty i badania nad tą tematyką pojawiły się dopiero w 1927r. Stwierdzono wówczas, że podstawą działania diod świecących jest wstrzykiwanie nośników ładunku w obszar złącza prostującego typu metal- półprzewodnik lub złącze p-n [2]. Na przestrzeni kilkunastu lat nastąpiła dynamiczna ekspansja tego źródła na rynku oświetleniowym, ponieważ stwierdzono, że ma ono bardzo dużo zalet w porównaniu z innymi źródłami światła. Zaczęto szukać nowych materiałów do ich produkcji, dzięki czemu możliwe jest emitowanie promieniowania o różnej barwie (np. zastosowanie InGaN w celu uzyskania barwy niebieskiej [3]). Białe światło jest generowane przez diody przy wykorzystaniu trzech diod składowych: czerwonej, niebieskiej i zielonej, wówczas miesza się ich barwne światła, albo przy wykorzystaniu diody niebieskiej, której światło jest przekształcane przy użyciu luminoforu. Rozsyły światłości można kształtować poprzez zastosowanie układu optycznego, zbudowanego z odbłyśnika i soczewki. Technologia związana z produkcją diod świecących rozwija się tak szybko, że przeglądając literaturę z 2004 roku możemy wyczytać, że są stosowane jedynie w kalkulatorach i sygnalizacji świetlnej. Obecnie obszar ich zastosowania jest dużo większy. Uproszczony schemat obecnie produkowanych diod z układem optycznym przedstawiono na Rys. 3.2. Rys, 3.2. Schemat diody elektroluminescencyjnej z układem optycznym. 1- soczewka, 2- emitowane światło, 3- siatka aluminiowa do połączenia elektrycznego, 4- obszar typu p, 5- katoda, 6- odbłyśnik, 7- anoda, 8- wyprowadzenie do połączenia, 9- obszar typu n 13

3.3. Moduły Fortimo LED Lines Szybki postęp w dziedzinie technologii diod elektroluminescencyjnych sprawił, że źródła te mogą pracować w szerokim zakresie temperatur, posiadają dużą skuteczność świetlną (w chwili obecnej ponad 100lm/W), charakteryzują się małymi wymiarami, co umożliwia poszerzenie gamy opraw oświetleniowych. Koszty eksploatacji diod świecących są bardzo niskie w porównaniu z innymi źródłami światła. To wszystko umożliwiło wprowadzenie na rynek całej gamy produktów opartej na tej technologii, od zamienników tradycyjnych żarówek z trzonkiem E27, poprzez świetlówki liniowe, do rozbudowanych, nowoczesnych systemów modułowych. Aby usprawnić wdrażanie oświetlenia opartego na diodach LED, firma Philips wprowadziła moduły z serii Fortimo LED Lines. Głównym zastosowaniem proponowanym przez producenta jest wymiana świetlówek liniowych T5 na system oświetlenia liniowego oparty o technologię modułową bez konieczności wymiany opraw. Produkty te można podzielić na trzy serie: drugiej generacji, o podwyższonym strumieniu świetlnym i kwadratowe. W każdej z serii znajdziemy produkty oznaczone HV i LV, pierwsze są nieizolowane, ze wskazaniem I klasy ochronności, natomiast drugie są izolowane, ze wskazaniem II klasy ochronności. Dodatkowo możemy je rozróżnić na systemy 1R- z jednym pasem diod, idealne do uzyskania rozproszonego światła, oraz 3R- z trzema pasami diod, idealne do uzyskania skupionego światła (więcej informacji o oznaczeniach w rozdziale 2.1.). Druga generacja modułów diodowych firmy Philips charakteryzuje się wysoką skutecznością świetlną do 150lm/W, dopuszczalnymi temperaturami pracy w przedziale 60-70 C, wysokim wskaźnikiem oddawania barw, oraz dwoma wartościami temperatury barwowej: 3000K i 4000K. Parametry standardowych modułów tej serii zamieszczono w Tabeli 3.2. Tabela 3.2. Dane katalogowe modułów Fortimo LED Lines Gen2 [4] Ilość pasów diodowych 1R 3R Moc [W] Fortimo LED Lines Gen 2 wskaźnik oddawania barw temperatura barwowa [K] ϕ skuteczność świetlna [lm/w] 8,1 80 3000 1065 132 8,1 80 4000 1100 137 16,2 80 4000 2225 138 4,6 80 3000 605 134 7,4 80 4000 650 143 7,4 80 4000 1105 150 14

Seria o podwyższonej skuteczności świetlnej charakteryzuje się wysoką wartością strumienia świetlnego, dobrym wskaźnikiem oddawania barw oraz wysoką dopuszczalną temperaturą pracy- 75 C, podstawowe parametry standardowych modułów tej serii zamieszczono w Tabeli 3.3. Tabela 3.3. Dane katalogowe modułów Fortimo LED Lines High Flux. [4] Ilość pasów diodowych 1R Moc [W] Fortimo LED Lines High Flux wskaźnik oddawania barw temperatura barwowa [K] ϕ skuteczność świetlna [lm/w] 15,4 80 3000 1885 122 15,4 80 4000 2005 130 30,8 80 4000 4005 130 Bardzo ważną zaletą tego systemu jest fakt, że poszczególne moduły możemy ze sobą łączyć w jeden lub więcej łańcuchów. W ten sposób istnieje bardzo wiele możliwości zastosowania tych modułów w istniejących już oprawach przy wymianie źródeł świetlówkowych. Przykłady łączenia modułów przedstawiono na Rys. 3.3. oraz 3.4. Rys. 3.3. Schemat łączenia modułów serii Fortimo LED Lines o oznaczeniu HV- nieizolowanych o I klasie ochronności a) w jeden łańcuch, b) w dwa łańcuchy Rys. 3.4. Schemat łączenia modułów serii Fortimo LED Lines o oznaczeniu LVizolowanych o II klasie ochronności a) w jeden łańcuch, b) w dwa łańcuchy 15

4. Badania 4.1. Opis badanych obiektów 4.1.1. Oprawy Limit i Design Przedmiotem badań są oprawy z serii Limit i Design, wykonane z profili aluminiowych, produkowane przez firmę BD Lux, należące do I klasy według pierwszego kryterium fotometrycznego - polska norma PN-83/E-06305.14, o stopniu ochrony IP40. Oprawy serii Limit, których wymiary podane są na Rys. 4.1., przeznaczone są do pracy z jedną świetlówką T5 i mają na stałe zamocowany osprzęt niezbędny do zamocowania świetlówki w oprawie (statecznik, oprawki, złącze elektryczne do przyłączenia zasilania). Oprawy serii Design, których wymiary podane są na Rys. 4.2., przeznaczone są do pracy z jedną lub dwiema świetlówkami T5, posiadają możliwość wymiany wkładu elektrycznego (statecznik, oprawki i złącze elektryczne) bez użycia narzędzi. Oprawy Design mogą zostać wyposażone we wkład z jedną lub z dwoma świetlówkami. Do obu opraw istnieje możliwość zamontowania zintegrowanego rastra z odbłyśnikiem BAP, klosza mlecznego PMO, kloszy pryzmatycznych CDP, LDP oraz EDP. Klosz o oznaczeniu PMO montuje się w celu uzyskania rozproszonego światła. Klosz pryzmatyczny CDP służy do symetrycznie obrotowej redukcji olśnienia, natomiast LDP i EDP do liniowej wzdłużnej redukcji olśnienia. Rys.%4.1.%Oprawa%Limit%z%wymiarami%% podanymi%w%milimetrach Rys.%4.2.%Oprawa%Design%z%wymiarami%% podanymi%w%milimetrach Z opraw w łatwy sposób można wyciągnąć wkłady elektryczne ze świetlówkami, pozostawiając w oprawie jedynie złącze elektryczne, co umożliwia wymianę dotychczasowych źródeł na system modułowy Fortimo LED Lines. Moduły wraz z zasilaczem zamontowane są w oprawie na wyjmowanej szynie o takich samych wymiarach, jak wkład świetlówkowy, na wysokości 45mm w przypadku korzystania z klosza mlecznego lub kloszy pryzmatycznych. 16

Raster z odbłyśnikiem nie zmieści się do oprawy, dlatego aby go zamontować, szynę z modułem należy zamontować w oprawie na wysokości 40mm. Do pomiaru światłości kierunkowej na fotometrze ramiennym zostały użyte oprawy krótsze, o długości 380mm, specjalnie zaprojektowane przez producenta, z odpowiednio dobranymi krótszymi odpowiednikami modułów, ponieważ długość ramienia fotometru nie pozwoliłaby na swobodny pomiar opraw długich. 4.1.2. Świetlówki Lumilux T5 HO 54W/840 Głównym obszarem zastosowań badanych świetlówek produkowanych przez firmę Osram o handlowej nazwie Lumilux jest przemysł, budynki publiczne oraz biura. Jak podaje producent źródła te są nawet do 20% bardziej ekonomiczne niż świetlówki tej samej serii w rozmiarze T8. Charakteryzują się bardzo dobrym zachowaniem strumienia świetlnego, do 90% w ciągu całego cyklu trwałości. [11] Badane źródła mają moc znamionową 54W i są oznaczone jako HO, czyli łączą maksymalny strumień świetlny z wysoką sprawnością energetyczną. Do badanych lamp zostały dobrane stateczniki elektroniczne firmy Osram z rodziny Quicktronic Professional 5 (w oprawie Limit jest to QTP5 1x54W, a w oprawie Design QTP5 2x54W) oraz firmy Tridonic (w oprawie Design z wkładem na jedną świetlówkę zastosowano Tridonic PC 1/54 T5 Pro). W przypadku stateczników produkowanych przez tego samego producenta, co źródła, można znaleźć informację jakie występują straty mocy, w przypadku zasilania jednego źródła światła jest to 59W, natomiast przy zasilaniu dwóch źródeł jest to 115W. Źródła te znajdują się w klasie energetycznej A+ zużywając 60kWh/1000h. Posiadają możliwość ściemniania. Nominalna wartość znajdującej się w nich rtęci to 1,5 mg. Trwałość użytkowa wynosi 20000h. Maksymalny strumień świetlny tych źródeł można uzyskać w temperaturze otoczenia równej 35 C i wynosi on 4900lm, a w temperaturze otoczenia równej 25 C wynosi 4450lm i maleje, jeśli temperatura będzie jeszcze niższa. Długość tych źródeł wynosi 1149mm. [9] Niewielka 16mm średnica rury w świetlówkach T5 pozwala na łatwe ukierunkowanie światłości za pomocą odbłyśnika, a także na zmniejszenie wysokości opraw. Podstawowe parametry tych źródeł światła zestawiono w Tabeli 4.1. Tabela 4.1. Dane katalogowe świetlówki T5 Lumilux [11] Lp. Nazwa Strumień maks. Skuteczność świetlna [lm/w] Moc [W] Wskaźnik oddawania barw Ra Temperatura barwowa Tb [K] Maksymalna temperatura ( C) 1. Lumilux T5 HO 54W/840 4900 82 54,1 >80 4000 40 17

4.1.3. Moduły Fortimo LED Lines Moduły zostały wcześniej odpowiednio dobrane pod względem parametrów jako zamienniki świetlówek opisanych w podrozdziale 4.1.2. Do oprawy Limit zamiast świetlówki 54W zamontowano dwa moduły 2ft 2200 Lm 840 1R HV2, gdzie 2ft oznacza długość modułu, w tym przypadku 560mm, 840 to oznaczenie wskaźnika oddawania barw równego 80 i temperatury barwowej równej 4000K, 1R oznacza jeden pas diod, HV2 oznacza I klasę ochronności i drugą generację modułu. Do oprawy Design zamontowano dwa moduły 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 jako zamienniki wkładu z jedną świetlówką 54W oraz dwa moduły 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 jako zamiennik wkładu z dwoma świetlówkami 54W. Dane katalogowe opisanych modułów zestawiono w Tabeli 4.2. Tabela 4.2. Dane katalogowe modułów Fortimo LED Lines [4] Lp. Nazwa Strumień Skuteczność świetlna [lm/w] Moc [W] Wskaźnik oddawania barw Ra Temperatura barwowa Tb [K] Maksymalna temperatura ( C) 1. 2. 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 2225 138 16,2 80 4000 70 4005 130 30,8 80 4000 75 Do tych modułów dobrany został zasilacz Xitanium 75 W 0.12-0.4A 215V 230V. Zasilacz ten nie jest programowalny, posiada stałe wyjście (fixed output), nie posiada opcji ściemniania. Zasilacz wykazuje do 95% sprawności, jednak w przypadku zastosowania go z modułem 2ft 4000 Lm 840 1R HV1, maksymalny strumień modułu, który można uzyskać jest równy 3500lm. Temperatura w której może pracować mieści się w granicach od -35 C do + 60 C. Posiada oznaczenie IP20. [13] Moduły można łączyć w łańcuchy, w zależności od potrzeb. Ze względu na specyfikę badanych opraw w tym przypadku połączenie wykonuje się w jeden łańcuch (Rys. 4.3), uzyskując tym samym większy całkowity strumień świetlny. Rys. 4.3. Schemat łączenie modułów LED z zasilaczem w jeden łańcuch. 1- zasilacz Xitanium, 2- kabel łączący zasilacz z modułem, 3- moduł Fortimo LED Line 1R, 4- kabel łączący moduły, 5- kabel końcowy (return end) 18

Do pomiaru światłości kierunkowej opraw na fotometrze ramiennym zostały wykorzystane dwa krótsze moduły LED. W oprawie Limit zamontowano Fortimo LED Line 1ft 1100 Lm 830 1R HV2, natomiast w oprawie Design Fortimo LED Line 1 ft 2000 Lm 830 1R HV1, gdzie 1ft jest oznaczeniem długości, w tym przypadku 280mm, 830 oznacza temperaturę barwową równą 3000K i wskaźnik oddawania barw 80, 1R oznacza jeden pas diod, HV1 to oznaczenie pierwszej generacji, a HV2 drugiej generacji. Dane katalogowe powyższych modułów przedstawiono w Tabeli 4.3. Tabela 4.3. Dane katalogowe modułów Fortimo LED Lines [2] Lp. Nazwa Strumień Skuteczność świetlna [lm/w] Moc [W] Wskaźnik oddawania barw Ra Temperatura barwowa Tb [K] Maksymalna temperatura ( C) 1. 2. 1ft 1100 Lm 830 1R HV2 1ft 2000 Lm 830 1R HV1 1065 132 8,1 80 3000 70 1885 122 15,4 80 3000 75 Do tych modułów został dobrany zasilacz Xitanium 17W 0.12-0.4 A 54V TD 230V. Zasilacz ten wykazuje do 95% sprawności, ponadto umożliwia regulację prądu wyjściowego za pomocą konfiguratora Philips MultiOne lub przez rezystor zewnętrzny, posiada również możliwość zaprogramowania ściemniania źródła światła. Temperatura w której może pracować mieści się w granicach od -35 C do + 60 C. Posiada oznaczenie IP20. [14] Na Rys. 4.4. przedstawiono schemat łączenia powyższych modułów z zasilaczem. Rys. 4.4. Schemat łączenia jednego modułu LED z zasilaczem w łańcuch. 1- zasilacz Xitanium, 2- kabel łączący zasilacz z modułem, 3- moduł Fortimo LED Line 1R, 4- kabel końcowy (return end 1 ) 1 return end- kabel ten musi być dołączony na końcu każdego łańcucha z modułami LED nieizolowanymi do zamknięcia obwodu 19

4.2. Stanowiska pomiarowe 4.2.1. Pomiar światłości kierunkowej 4.2.1.1. Opis stanowiska Stanowisko do pomiaru światłości kierunkowej opraw (Rys. 4.5.) zbudowane jest z fotometru ramiennego, składającego się z ramienia o długości 1,29m, wskaźnika laserowego, i cyfrowego panelu sterowana, oraz z komputera z oprogramowaniem, zasilacza stabilizowanego KIKUSUI PCR500M AC Power Supply i luksomierza Sonopan L-100. Rys. 4.5. Uproszczony schemat stanowiska pomiarowego przy użyciu fotometru ramiennego. 1- komputer z oprogramowaniem, 2- zasilacz stabilizowany, 3- cyfrowy panel sterowania, 4- ramię fotometru, 5- przetwornik fotoelektryczny podłączony do luksomierza, 6- wskaźnik laserowy, 7- miernik prądu fotoelektrycznego 4.2.1.2. Procedura pomiarowa Przed przystąpieniem do pomiaru należy zamontować badaną oprawę i wyznaczyć jej środek świetlny. Wykonuje się to przy pomocy wskaźnika laserowego zamontowanego w fotometrze ramiennym. Następnie należy ustalić położenie płaszczyzny C0 oprawy poprzez regulację położenia oprawy w fotometrze, służy do tego cyfrowy panel sterowania, gdzie możemy zmieniać wartości zarówno C, jak i kątów γ (Rys. 4.5.). Położenie to należy zapisać w programie zainstalowanym na komputerze, który służy do rejestrowania wyników. Program ten korzysta z danych otrzymanych od aparatury pomiarowej, w tym przypadku luksomierza i na podstawie zależności kwadratu odległości przelicza podaną wartość na światłość badanej oprawy oświetleniowej, wynik otrzymujemy w kandelach. Należy zasilić oprawę i aparaturę pomiarową. Lampy zasilane były napięciem przemiennym 50Hz o regulowanej wartości 20

napięcia 230V przez zasilacz stabilizowany KIKUSUI PCR500M AC Power Supply. Bryłę fotometryczną lamp pomierzono w układzie współrzędnych biegunowych dla płaszczyzn C od 0 do 90 stopni co 15 stopni (Rys. 4.6.). W każdej z płaszczyzn kąty γ zmieniano w zakresie od 0 do 90 stopni co 2,5 stopnia. Pomiary zautomatyzowane zostały wykonane dla obu typów opraw z różnymi kloszami i rastrem z odbłyśnikiem. Otrzymane wyniki pomiaru światłości dla opraw o długości 38cm zostaną następnie przeliczone na światłość kierunkową opraw o długości 120cm w celu wykreślenia krzywych światłości kierunkowej badanych opraw oświetleniowych. Rys. 4.6. Oznaczenie płaszczyzn C dla badanych opraw 4.2.2. Pomiar strumienia świetlnego 4.2.2.1 Opis stanowiska Stanowisko do pomiaru strumienia świetlnego źródeł i opraw (Rys. 4.7.) składa się z lumenomierza kulistego o średnicy 2m z zamontowaną wewnątrz przesłoną, zasilacza stabilizowanego KIKUSUI PCR1000M AC Power Supply, miernika prądu fotoelektrycznego LMT Photometer B510 z przetwornikiem fotoelektrycznym zamontowanym w oknie pomiarowym oraz miernika wielkości elektrycznych LEM POWER ANALYZER NORMA 4000. Lumenomierz kulisty, inaczej nazywany kulą Ulbrichta, jest światłoszczelnie zamkniętą przestrzenią pokrytą od wewnątrz farbą o nieselektywnym i możliwie dużym współczynniku odbicia. Aselektywna powłoka wewnętrzna kuli oznacza, że jej możliwości odbicia są niezależne od długości fali światła. Na ścianach lumenomierza kulistego występuje natężenie oświetlenia (wywołane przez świecące w nim źródło światła), które jest sumą dwóch składowych bezpośredniej i pośredniej. Składowa bezpośrednia jest wywołana przez światło wypromieniowane bezpośrednio ze źródła. Składowa pośrednia jest wywołana przez światło wielokrotnie odbite od ścian kuli. [1] 21

Rys. 4.7. Uproszczony schemat układu pomiarowego przy użyciu lumenomierza kulistego. 1- zasilacz stabilizowany, 2- miernik prądu fotoelektrycznego, 3- miernik wielkości elektrycznych, 4- okno pomiarowe z przetwornikiem fotoelektrycznym, 5- przesłona, 6- obiekt badany/wzorcowy, 7- żarówka pomocnicza 4.2.2.2 Procedura pomiarowa Przed przystąpieniem do pomiarów należy zamontować oprawę wewnątrz lumenomierza kulistego, następnie należy zasilić aparaturę pomiarową i badaną oprawę. Należy poczekać na ustabilizowanie parametrów, w przypadku modułów LED trwało to około 40 minut. Pomiar wykonuje się metodą porównawczą, przy wykorzystaniu ogniwa krzemowego skorygowanego do V(λ) i cyfrowego miernika prądu fotoelektrycznego na bazie konwertera prąd-napięcie. Z miernika wielkości elektrycznych odczytuje się wartość prądu, mocy oraz współczynnika mocy. Wskazanie miernika prądu fotoelektrycznego przelicza się na strumień świetlny badanej oprawy. Błąd związany z pochłanianiem strumienia świetlnego koryguje się wykonując pomiar z żarówką pomocniczą (Rys. 5.2.), zasilając ją napięciem 220V, przy wyłączonym zasilaniu lampy. Następnie postępując zgodnie z podanym wyżej schematem powtarza się tę czynność wykonując pomiary dla wyciągniętych z opraw źródeł. Błąd związany z pochłanianiem strumienia świetlnego przez moduł LED, zamieszczony w lumenomierzu, koryguje się wykonując pomiar z żarówką pomocniczą. W celu otrzymania rzeczywistych wartości strumienia świetlnego należy wyznaczyć współczynnik korekcyjny dla wzorca. W tym celu umieszcza się wzorcowe źródło światła w kuli i zasila napięciem znamionowym tego źródła, odczytując wskazanie miernika prądu fotoelektrycznego. Błąd związany z pochłanianiem strumienia świetlnego przez wzorzec koryguje się wykonując pomiar z żarówką pomocniczą, tak jak w przypadku oprawy i modułu. 22

4.3. Wyniki 4.3.1. Wzorcowanie Aby ustalić relację między wartościami wielkości mierzonej, wskazanych przez przyrząd pomiarowy, a wartościami wielkości fizycznych, realizowanych przez wzorzec jednostki miary należy wykonać wzorcowanie układu pomiarowego. Wzorcowanie prowadzi do wyznaczenia stałej układu pomiarowego: (4.1) Tabela 4.4. Parametry wzorca strumienia świetlnego Wzorzec 043: Narva 100W UN= 110V Uf= 106,1V If= 0,8955A 87/39: Narva 100W UN= 110V Uf= 106,4V If= 0,8998A Wskazanie miernika Δw Wskazanie miernikażarówka pomocnicza Δpw Strumień świetlny ϕw Stała układu k [mv/lm] 112,4 117 45,5 45,5 1231 1280,5 10,952 10,944 W Tabeli 4.4. zestawiono parametry wzorca świetlnego oraz wyznaczono stałą układu pomiarowego. Do dalszych obliczeń będzie wykorzystywana wartość k=10,95. 4.3.2. Strumień świetlny W celu wyznaczenia strumienia świetlnego badanych opraw trzeba będzie skorzystać z wartości stałej układu pomiarowego k (wyznaczonej w 4.3.1.) oraz wskazań miernika prądu fotoelektrycznego dla badanej oprawy Δx. Należy również uwzględnić stosunek wartości wskazań miernika przy pomiarze z żarówką pomocniczą, gdy w lumenomierzu znajdował się wzorzec Δpw Tabela 4.4.) do wartości wskazań miernika przy pomiarze z żarówką pomocniczą, gdy w lumenomierzu znajdowała się oprawa Δpx. 23

(4.2) Znając wartości wskazań miernika prądu fotoelektrycznego badanego źródła światła Δx oraz wartości wskazań przy pomiarze z żarówką pomocniczą, gdy w lumenomierzu znajduje się źródło Δpx, można analogicznie wyznaczyć strumień świetlny źródeł: (4.3) W Tabeli 4.5. i 4.6. zestawiono wyniki pomiarów niezbędnych do obliczenia strumienia świetlnego badanych opraw i modułów LED. Dla oprawy Limit nie produkuje się rastra z odbłyśnikiem oznaczonego symbolem BAP, natomiast w oprawie Design możliwe jest jego założenie, jeśli moduł jest zamontowany na dystansie 40mm. Pozostałe klosze są montowane w oprawie, a moduły są wówczas zamontowane na dystansie 45mm. Tabela 4.5. Wyniki pomiaru i wyznaczone wartości strumienia świetlnego badanych opraw Oprawa z modułem LED Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1* Parametry Δx Δpx Φox Δx Δpx Φox Δx Δpx Φox K l o s z PMO 231,6 43,1 2677,2 181,9 41,6 2178,5 260,4 41,5 3126,2 CDP 264,6 43,1 3058,7 242,9 41,6 2909,1 348,5 41,5 4183,9 LDP 272,4 43,1 3148,9 250,7 41,6 3002,5 358,8 41,5 4307,5 EDP 265,2 43,1 3065,6 248,1 41,6 2971,4 356,7 41,5 4282,3 BAP - - - 282,1 41,6 3378,6 406,3 41,5 4877,8 Tabela 4.6. Wyniki pomiaru i wyznaczenie strumienia świetlnego badanych źródeł Moduł LED 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1* Parametry Δx Δpx Φźrx Δx Δpx Φźrx Δx Δpx Φźrx Wartości 404,9 44,9 4492,9 403,9 44,8 4491,8 590,7 44,9 6554,6 * *- maksymalny osiągalny strumień wynosi 2x 3500lm, co jest spowodowane wyborem zasilacza (4.1.3.) 24

W Tabeli 4.7. i 4.8. zestawiono wykonane wcześniej i udostępnione do pracy wyniki pomiarów dla badanych opraw Limit i Design z wkładami świetlówkowymi. Opis stateczników zastosowanych do tych świetlówek znajduje się w rozdziale 4.1.2. Wartości wskazane przez miernik prądu fotoelektrycznego dla wzorca 043 wynoszą Δw=121,2 i Δpw=50,2, a dla wzorca 87/39 odpowiednio 124,7 i 50,2. Stała układu pomiarowego wynosi k=10,23. Tabela 4.7. Wyniki pomiaru i wyznaczone wartości strumienia świetlnego badanych opraw Oprawa z wkładem ze świetlówką Limit 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 Parametry Δx Δpx Φox Δx Δpx Φox Δx Δpx Φox K l o s z PMO 140,1 47 1530,92 172,7 45,2 1962,3 266,1 45,2 3023,55 LDP 148,7 47 1624,89 186,8 45,2 2122,51 289,4 45,2 3288,3 BAP - - - 237,5 45,2 2698,59 340,9 45,2 3873,47 Tabela 4.8. Wyniki pomiaru i wyznaczone wartości strumienia świetlnego badanych źródeł Świetlówka 1x Lumilux T5 HO 54W/840 1x Lumilux T5 HO 54W/840 2x Lumilux T5 HO 54W/840 Parametry Δx Δpx Φźrx Δx Δpx Φźrx Δx Δpx Φźrx Wartości 439,5 49,8 4532,53 435,5 49,8 4491,28 400 49,6 8283,6 4.3.3. Sprawność opraw Na podstawie wyznaczonych wartości strumienia badanych opraw i źródeł światła w rozdziale 4.3.2. można wyznaczyć sprawność oprawy. Parametr ten określa jaka część strumienia świetlnego źródła światła po przetworzeniu jest wysyłana przez oprawę, w przypadku badanych opraw, w dolną półprzestrzeń. Sprawność oprawy jest stosunkiem strumienia świetlnego oprawy Φox do strumienia świetlnego źródła Φźrx: (4.4) 25

Najczęściej wartość sprawności oprawy podaje się w procentach i jest to główny czynnik porównawczy badanych opraw. Tabela 4.9 Wartości sprawności oprawy Limit Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 1x Lumilux T5 HO 54W/840 ηopr [%] ηopr [%] CDP EDP PMO LDP PMO LDP 68 68 60 70 34 36 Tabela 4.10. Wartości sprawności oprawy Design Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 1x Lumilux T5 HO 54W/840 ηopr [%] ηopr [%] CDP EDP BAP PMO LDP BAP PMO LDP 65 66 75 49 67 65 47 51 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 2x Lumilux T5 HO 54W/840 ηopr [%] ηopr [%] CDP EDP BAP PMO LDP BAP PMO LDP 64 65 74 48 66 47 37 40 4.3.4. Parametry elektryczne i skuteczność świetlna W ogólnym ujęciu skuteczność świetlna to wydajność świetlna, oznacza to, że określa stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez określone źródło światła do pobieranej przez nie energii w jednostce czasu. Określona zostanie skuteczność świetlna badanych źródeł- modułów LED i świetlówek i zestawiona ze skutecznością świetlną katalogową podanych źródeł. Określona zostanie również skuteczność świetlna oprawy, nazywana skutecznością świetlną systemu: (4.5) (4.6) 26

Skuteczność świetlna katalogowa, oznaczona ηkat i podana przez producenta, jest stosunkiem wartości strumienia świetlnego źródła (podanej w katalogu) do mocy źródła (bez statecznika elektronicznego w przypadku świetlówki T5, bez zasilacza w przypadku modułu diodowego). W Tabelach 4.11., 4.12., 4.14. zestawione ze sobą zostały parametry elektryczne badanych opraw. P [W] jest to moc układu z zasilaczem, a I [ma] wyraża natężenie prądu pobieranego z sieci (tej wartości nie podano w udostępnionych pomiarach dla opraw Limit i Design z wkładami świetlówkowymi. Tabela 4.11. Parametry elektryczne i wartości skuteczności świetlnej oprawy Limit Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 1x Lumilux T5 HO 54W/840 CDP EDP PMO LDP PMO LDP P [W] 37,4 37,4 37,4 37,4 55 55 I [ma] 168,5 168,5 168,5 168,5 - - cosφ 0,96 0,96 0,96 0,96 0,98 0,98 ηsys [lm/w] ηźrx [lm/w] ηkat [lm/w] 81,6 81,8 71,4 84 27,8 29,5 120 120 120 120 82,4 82,4 138 138 138 138 82 82 Tabela 4.12. Parametry elektryczne i wartości skuteczności świetlnej oprawy Design Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 1x Lumilux T5 HO 54W/840 CDP EDP BAP PMO LDP BAP PMO LDP P [W] 37,4 37,4 37,4 37,4 37,4 55 55 55 I [ma] 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 - - - cosφ 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,98 0,98 ηsys [lm/w] ηźrx [lm/w] ηkat [lm/w] 77,8 79,4 90,4 58,3 80,3 49,1 35,7 38,6 120,1 120,1 120,1 120,1 120,1 81,7 81,7 81,7 138 138 138 138 138 82 82 82 27

Tabela 4.12. Parametry elektryczne i wartości skuteczności świetlnej oprawy Design Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV2 2x Lumilux T5 HO 54W/840 CDP EDP BAP PMO LDP BAP PMO LDP P [W] 54,8 54,8 54,8 54,8 54,8 95 99 99 I [ma] 243,3 243,3 243,4 243,4 243,3 - - - cosφ 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 ηsys [lm/w] ηźrx [lm/w] ηkat [lm/w] 76,4 78,1 89 57 78,6 40,8 30,5 33,2 119,6 119,6 119,6 119,6 119,6 83,7 83,7 83,7 130 130 130 130 130 82 82 82 4.3.5. Krzywe światłości. Wykreślenie krzywych światłości pozwala odzwierciedlić rozkład światłości oprawy dla charakterystycznych płaszczyzn przekroju badanych opraw, które przechodzą przez wzdłużny i poprzeczny przekrój osiowy oprawy. Wykreślenie krzywych światłości dla badanych opraw było możliwe poprzez dokonanie pomiarów światłości w różnych kierunkach oraz przeliczeniu uzyskanych wyników na wartości, jakie uzyskałoby się przy zastosowaniu źródeł o łącznym strumieniu 1000lm. Przeliczenie to umożliwia porównanie krzywych światłości tworzonych dla opraw z różnymi źródłami światła. Rys. 4.8. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem PMO 28 Rys. 4.9. Krzywa światłości oprawy Limit 1x Lumilux T5 HO 54/840 z kloszem PMO

Rys. 4.10. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem LDP Rys. 4.11. Krzywa światłości oprawy Limit 1x Lumilux T5 HO 54/840 z kloszem LDP Rys. 4.12. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem CDP Rys. 4.13. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem EDP Rys. 4.14. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem PMO Rys. 4.15. Krzywa światłości oprawy Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem PMO 29

Rys. 4.16. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem LDP Rys. 4.17. Krzywa światłości oprawy Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem LDP Rys. 4.18. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem BAP Rys. 4.19. Krzywa światłości oprawy Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem BAP Rys. 4.20. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem CDP Rys. 4.21. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 z kloszem EDP 30

Rys. 4.22. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 z kloszem PMO Rys. 4.23. Krzywa światłości oprawy Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem PMO Rys. 4.24. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 z kloszem LDP Rys. 4.25. Krzywa światłości oprawy Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem LDP Rys. 4.26. Krzywa światłości oprawy Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 z kloszem BAP Rys. 4.27. Krzywa światłości oprawy Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 z kloszem BAP 31

Rys. 4.28. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 z kloszem CDP Rys. 4.29. Krzywa światłości oprawy Limit 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 z kloszem EDP 4.3.6. Projekt oświetlenia biura z wykorzystaniem badanych opraw 4.3.6.1. Pomieszczenie ogólne Pomieszczenie przedstawione na Rys. 4.30. o wymiarach 18x9x2,8m zostało wyposażone w 8 stanowisk pracy oraz podstawowe umeblowanie biurowe. Pomieszczenie to jest czyste i zadbane o niewielkiej ilości dekoracji, współczynnik utrzymania dla tego pomieszczenia, jaki przyjęto podczas wykonywania projektu wynosi 0,9. Współczynniki odbicia strumienia świetlnego tego pomieszczenia: podłoga 28%, sufit 91%, ściany 80%. Rys. 4.30. Schemat pomieszczenia ogólnego biura wykorzystany do stworzenia projektu i wykonania obliczeń 32

Oświetlenie miejsc pracy jest regulowane przez normę PN-EN 12464-1:2012, postanowienia w niej zawarte zostaną uwzględnione przy wykonywaniu projektu. Projekt oświetlenia został wykonany w dwóch wariantach, z wykorzystaniem oprawy wyposażonej we wkład z jedną świetlówką i oprawy Design wyposażonej w moduł LED 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2. Analizując krzywe światłości zamieszczone w 4.3.5., a zwłaszcza Rys. 4.15.-4.19. wybrano wersję z zamontowanym kloszem o oznaczeniu LDP, który służy do liniowej wzdłużnej redukcji olśnienia. Celem wykonania tego projektu jest spełnienie wymagań normatywnych przy wykorzystaniu minimalnej ilości opraw. W obu przypadkach zastosowano ten sam sposób montażu: oprawy są zwieszane i ułożone w jednym kierunku. Na Rys. 4.31. i 4.32. przedstawiono rozkład natężenia oświetlenia w całym pomieszczeniu, zaznaczone są również siatki obliczeniowe dla poszczególnych miejsc pracy. Rys. 4.31. Rozkład natężenia oświetlenia w pomieszczeniu biurowym z wykorzystaniem opraw Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.32. Rozkład natężenia oświetlenia w pomieszczeniu biurowym z wykorzystaniem opraw Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 33

Tabela 4.13. Wyniki obliczeń komputerowych dla projektu oświetlenia pomieszczenia ogólnego biura Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 klosz LDP Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 klosz LDP Całkowity strumień św. opraw Moc całkowita [W] Moc na powierzchnię [W/m2] Moc na powierzchnię skorygowana [W/m2/100lx] 144000 186900 1122 2310 6,93 14,26 1,22 2,54 Średnie natężenie oświetlenia [lx] 568 562 Natężenie oświetlenia na stanowiskach pracy [lx] 500 (spełniona norma) 500 (spełniona norma) Równomierność oświetlenia 0,67 (spełniona norma) 0,81 (spełniona norma) Współczynnik olśnienia 19 (spełniona norma) 19 (spełniona norma) Wskaźnik oddawania barw 80 (spełniona norma) 80 (spełniona norma) Ilość zainstalowanych opraw 30 42 Tabela 4.14. Wymagania normatywne odnośnie pomieszczenia biurowego [wg normy PN-EN 12464-1:2012- Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach] Natężenie oświetlenia na stanowiskach pracy [lx] 500 Równomierność oświetlenia >0,6 Współczynnik olśnienia 19 Wskaźnik oddawania barw 80 34

Rys. 4.33. Wizualizacja projektu oświetlenia pomieszczenia ogólnego biura z wykorzystaniem opraw Design 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.34. Wizualizacja projektu oświetlenia pomieszczenia ogólnego biura z wykorzystaniem opraw Design 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 4.3.6.2. Sala konferencyjna Pomieszczenie przedstawione na Rys. 4.35. o wymiarach 8x5x2,8m zostało wyposażone w jeden duży stół, który stanowi stanowisko pracy oraz podstawowe umeblowanie biurowe. Pomieszczenie to jest czyste i zadbane o niewielkiej ilości dekoracji, współczynnik utrzymania dla tego pomieszczenia, jaki przyjęto podczas wykonywania projektu wynosi 0,9. Współczynniki odbicia strumienia świetlnego tego pomieszczenia: podłoga 27%, sufit 70%, ściany 50%. W przypadku oświetlenia tego miejsca obowiązuje ta sama norma, co w przypadku 4.4.6.1. PN-EN 12464-1:2012, postanowienia w niej zawarte zostaną uwzględnione przy wykonywaniu projektu. Projekt oświetlenia został wykonany w dwóch wariantach, z wykorzystaniem oprawy Limit wyposażonej we wkład z jedną świetlówką i oprawy wyposażonej w moduł LED 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2. Podobnie, jak w przypadku pomieszczenia ogólnego biura opisanego w 4.3.6.1. wybrano wersję z zamontowanym kloszem o oznaczeniu LDP, który służy do liniowej wzdłużnej redukcji olśnienia. Celem wykonania tego projektu jest spełnienie wymagań normatywnych przy wykorzystaniu minimalnej ilości opraw. W obu przypadkach zastosowano ten sam sposób montażu: oprawy są zwieszane i ułożone w jednym kierunku. 35

Rys. 4.35. Schemat sali konferencyjnej biura wykorzystany do stworzenia projektu i wykonania obliczeń Na Rys. 4.36. i 4.37. przedstawiono rozkład natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej stanowiącej miejsce pracy, które opisuje norma. Rys. 4.36. Rozkład natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej stanowiącej miejsce pracy przy wykorzystaniu opraw Limit 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.37. Rozkład natężenia oświetlenia na płaszczyźnie roboczej stanowiącej miejsce pracy przy wykorzystaniu opraw Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 36

Tabela 4.15. Wyniki obliczeń komputerowych dla projektu oświetlenia pomieszczenia ogólnego biura Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 klosz LDP Limit 1x Lumilux T5 HO 54W/840 klosz LDP Całkowity strumień św. opraw Moc całkowita [W] Moc na powierzchnię [W/m2] Moc na powierzchnię skorygowana [W/m2/100lx] 43200 89000 336,6 1100 8,42 27,5 1,33 4,7 Średnie natężenie oświetlenia [lx] 632 585 Natężenie oświetlenia na stanowiskach pracy [lx] 500 (spełniona norma) 500 (spełniona norma) Równomierność oświetlenia 0,95 (spełniona norma) 0,94 (spełniona norma) Współczynnik olśnienia 19 (spełniona norma) 19 (spełniona norma) Wskaźnik oddawania barw 80 (spełniona norma) 80 (spełniona norma) Ilość zainstalowanych opraw 9 16 Tabela 4.14. Wymagania normatywne odnośnie pomieszczenia biurowego [wg normy PN-EN 12464-1:2012- Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach] Natężenie oświetlenia na stanowiskach pracy [lx] 500 Równomierność oświetlenia >0,6 Współczynnik olśnienia 19 Wskaźnik oddawania barw 80 37

Rys. 4.38. Wizualizacja projektu oświetlenia sali konferencyjnej biura z wykorzystaniem opraw Limit 1x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.39. Wizualizacja projektu oświetlenia sali konferencyjnej biura z wykorzystaniem opraw Limit 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2 4.3.6.3. Archiwum Ostatnim prezentowanym pomieszczeniem będzie archiwum biurowe, w którym podobnie, jak w pomieszczeniach prezentowanych w 4.3.6.1. i 4.3.6.2. obowiązuje ta sama norma. Pomieszczenie przedstawione na Rys. 4.40. o wymiarach 10x10x2,8m zostało wyposażone w półki i regały do przechowywania danych, a współczynniki odbicia strumienia świetlnego tego pomieszczenia wynoszą: podłoga 40%, sufit 70%, ściany 50%.Współczynnik utrzymania, jaki przyjęto wynosi 0,9. Projekt wykonano w dwóch wariantach z wykorzystaniem opraw z serii Design, z zamontowanym kloszem mlecznym o oznaczeniu 38

PMO. Na Rys. 4.41. oraz 4.42. przedstawiono rozkład natężenia oświetlenia w całym pomieszczeniu. Rys. 4.40. Schemat archiwum biura wykorzystany do stworzenia projektu i wykonania obliczeń Rys. 4.41. Rozkład natężenia oświetlenia w archiwum biurowym z wykorzystaniem opraw Limit 2x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.42. Rozkład natężenie oświetlenia w archiwum biurowym z wykorzystaniem opraw Limit 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 39

Tabela 4.16. Wyniki komputerowych obliczeń dla projektu oświetlenia archiwum biurowego Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 klosz PMO Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 klosz PMO Całkowity strumień św. opraw Moc całkowita [W] Moc na powierzchnię [W/m2] Moc na powierzchnię skorygowana [W/m2/100lx] 82800 106800 657,6 1188 6,58 11,88 1,97 4 Średnie natężenie oświetlenia [lx] 333 (spełniona norma) 297 (spełniona norma) Równomierność oświetlenia 0,68 (spełniona norma) 0,72 (spełniona norma) Współczynnik olśnienia 24,9 (spełniona norma) 25 (spełniona norma) Wskaźnik oddawania barw 80 (spełniona norma) 80 (spełniona norma) Ilość zainstalowanych opraw 12 12 Tabela 4.14. Wymagania normatywne odnośnie pomieszczenia biurowego [wg normy PN-EN 12464-1:2012- Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach] Średnie natężenie oświetlenia [lx] >200 Równomierność oświetlenia >0,4 Współczynnik olśnienia 25 Wskaźnik oddawania barw 80 40

Rys. 4.43. Wizualizacja projektu oświetlenia archiwum biura z wykorzystaniem opraw Design 2x Lumilux T5 HO 54W/840 Rys. 4.44. Wizualizacja projektu oświetlenia archiwum biura z wykorzystaniem opraw Design 2x 2ft 4000 Lm 840 1R HV1 4.3.7. Analiza wyników 4.3.7.1. Oprawa Limit Z Tabeli 4.5. i 4.7. wynika, że dla porównywanych źródeł zamontowanych w oprawie, strumień świetlny oprawy jest prawie dwukrotnie większy w przypadku zamontowania w niej modułu LED, przy zachowaniu niemalże identycznych strumieni samych źródeł (Tabela 4.6. i 4.8.). W przypadku zastosowania dodatkowych kloszy pryzmatycznych o oznaczeniu CDP i EDP, których nie montowano pierwotnie w oprawie Limit z wkładem świetlówkowym, strumień oprawy jest bardzo zbliżony do wartości uzyskanych z kloszem LDP. Tak duże różnice w wartości strumienia wypromieniowanego przez oprawy z różnymi źródłami mają wpływ na sprawność tej oprawy. Sprawność oprawy Limit z zamontowanym modułem LED, niezależnie od zamontowanego klosza wynosi ok. 70%, w przypadku wkładu świetlówkowego wartość ta jest dwukrotnie mniejsza i wynosi ok. 35% (Tabela 4.9.). Najgorszą sprawność oprawy wykazują przy zamontowanym kloszu mlecznym o oznaczeniu PMO, w przypadku modułu LED różnica w porównaniu z kloszami pryzmatycznymi wynosi aż 10%, mniej, bo 2% w przypadku świetlówki. Analogiczne różnice pomiędzy zastosowanymi kloszami można zaobserwować w przypadku skuteczności świetlnej systemu, bowiem przy źródle z diodami elektroluminescencyjnymi sprawność dla kloszy pryzmatycznych wynosi powyżej 80lm/W, dla klosza mlecznego 71,4lm/W. Dla tej samej oprawy z zastosowaniem źródła fluorescencyjnego wartość ta jest poniżej 30lm/W. Oznacza 41

to, że w przypadku wymiany wkładu ze świetlówką na moduł LED można uzyskać większą wartość strumienia wypromieniowanego w stosunku do pobieranej mocy. Moc układu z zasilaczem jest dla oprawy z diodami świecącymi o 17W mniejsza. Świetlówka natomiast, jako źródło, posiada skuteczność taką, jaką podaje producent na poziomie 84lm/W, w przypadku modułu wartość podana przez producenta, a wartość zmierzona różnią się o 18lm/W (Tabela 4.11.). Niemniej jednak uzyskują o 36lm/W więcej niż świetlówki T5, a wyniki te potwierdzają tezę o co raz lepszych parametrach diod świecących, przekraczających wartości parametrów dotychczasowych źródeł. Po przeanalizowaniu krzywych światłości (4.3.5.) widać różnice w rozsyle strumienia pomiędzy wariantami oprawy. Rozsył oprawy ze świetlówką jest szerszy w obu płaszczyznach zarówno przy zastosowaniu klosza mlecznego, jak i pryzmatycznego, co ma związek z cylindryczną budową tych źródeł umożliwiającą im świecenie we wszystkich kierunkach. Na kształt rozsyłu ma wpływ zamontowany klosz, przy czym pryzmatyczne o oznaczeniu LDP i EDP mają bardzo zbliżony rozsył. W jednym z pomieszczeń projektu oświetlenia biura, a mianowicie w sali konferencyjnej (4.3.6.2.) wykonano przykładową symulację z zastosowaniem badanych opraw. Okazuje się, że aby zrealizować cel- spełnić wymagania normy dla tego pomieszczenia, wystarczy zamontować zaledwie 9 opraw z systemem modułowym, podczas gdy opraw z wkładem świetlówkowym potrzeba 16, co ma wpływ na moc całkowitą, która w przypadku tych pierwszych jest trzykrotnie niższa. Moc na powierzchnię skorygowana dla oprawy z diodami wynosi 1,3 W/m2/100lx, natomiast dla oprawy ze świetlówką 4,7 W/m2/100lx, oznacza to, że te pierwsze są ponad trzy razy bardziej wydajne energetycznie. Wizualizacje z Rys. 38. i Rys. 39. ukazują, że efekt estetyczny i wizualny, który można uzyskać w przypadku obu wariantów jest bardzo zbliżony. 4.3.7.2. Oprawa Design Wymiary oprawy Design pozwalają na możliwość zastosowania wkładu z jedną świetlówką T5, jak w oprawie Limit, albo z dwoma. W związku z tym zamienniki w postaci modułów też są dwa, jeden taki, jak w oprawie Limit, a drugi z serii High Flux o wysokim strumieniu świetlnym, jednak przy zastosowaniu do niego zasilacza opisanego w 4.1.3. jego strumień maksymalny wynosi 3500lm, a nie jak podaje producent 4000lm. Strumień świetlny badanego źródła LED wyniósł niewiele ponad 6500lm, podczas gdy strumień świetlny dwóch świetlówek T5 HO 54W/840 8283,6lm. To duża różnica, dlatego warto się przyjrzeć, jak prezentuje się nowe rozwiązanie na tle standardowo montowanego w tych oprawach. Okazuje się, że strumień świetlny opraw ze źródłem o niższym strumieniu jest i tak wyższy, niż 42

strumień świetlny opraw ze źródłem o wyższym strumieniu. Zatem i sprawności tych opraw będą się różniły. Otóż dla klosza mlecznego PMO, dla którego najniższe wartości sprawności oprawy zaobserwowano w 4.3.7.3., tendencja się utrzymuje, dla oprawy z modułem LED jest to 48%, ale to i tak 11% więcej niż dla oprawy ze świetlówkami. W przypadku klosza LDP różnica ta jest większa, widać, że przepuszcza on więcej światła i oprawy z tym kloszem mają lepszą sprawność, porównywalne sprawności uzyskuje się w przypadku zamontowania kloszy CDP i EDP. Raster z odbłyśnikiem BAP, którego nie można zastosować w oprawie z serii Limit, jest standardowym wyposażeniem opraw ze źródłami fluorescencyjnymi, to właśnie odbłyśniki kształtują rozsył strumienia tych źródeł. Oprawy z zamontowanym rastrem wykazują wyższą sprawność niż te z kloszami. Jednak mimo to, warto przyjrzeć się krzywej światłości. Na Rys. 4.27. widać, że w płaszczyźnie C0-C180 oprawa ze świetlówkami uzyskuje lekko uwydatniony rozsył o szerokim kącie, a w płaszczyźnie C90-C270 rozproszony, natomiast Rys. 4.26. ukazuje, że raster z odbłyśnikiem nie jest najlepszy do zastosowania z modułami LED. Krzywa światłości przybiera dziwny kształt, zwłaszcza w płaszczyźnie C90-C270, natomiast w płaszczyźnie C0-C180 zauważalny jest mocno uwydatniony rozsył. Skuteczność systemu, podobnie jak w przypadku oprawy Limit, jest dwukrotnie większa dla oprawy z systemem modułowym LED. Projekt oświetlenia archiwum biura zaprezentowany w 4.3.6.3. miał na celu zainstalowanie takiej samej ilości opraw z badanymi źródłami. W celu ukazania jak największej ilości różnic między oprawami z diodami świecącymi i oprawami z dwoma świetlówkami wybrałam te z kloszem PMO, gdzie występuje najmniejsza różnica pomiędzy sprawnościami opraw. Rys. 4.22. ukazuje, że rozsył z diodami LED jest głęboki, natomiast ze świetlówkami bardziej rozproszony, natomiast po ich zamontowaniu, jak wynika z Tabeli 4.16., równomierność oświetlenia w obu przypadkach jest bardzo zbliżona. Po zainstalowaniu takiej samej ilości opraw w tych samych miejscach okazało się, że znów oprawy z modułami LED są bardziej wydajne energetycznie (moc na powierzchnię skorygowana jest dwukrotnie mniejsza niż dla opraw ze świetlówkami), a przy tym ich zastosowanie gwarantuje wyższy średni poziom natężenia w oświetlanym pomieszczeniu. Wizualizacje tego projektu (Rys. 4.43. i 4.44.) są niemalże identyczne, można powiedzieć, że pomieszczenie jest oświetlone w ten sam sposób w dwóch wariantach. Do wykonania projektu (4.3.6.1.) pomieszczenia ogólnego biura wybrałam oprawy z serii Design, produkowane z wkładem na jedną świetlówkę, w których aby ją zastąpić montuje się moduł 2x 2ft 2200 Lm 840 1R HV2, dlatego, że chciałam pokazać zastosowanie wszystkich badanych opraw. Wariant z kloszem LDP, dlatego, że przy wkładzie zbudowanym z tego samego statecznika elektronicznego i tej samej świetlówki T5 oprawa Design wykazuje wyższą sprawność niż oprawa Limit. Pomieszczenie jest duże, ale moim 43

celem podobnie, jak w przypadku sali konferencyjnej, było zastosowanie jak najmniejszej ilości opraw oświetleniowych, aby spełnić wymagania normy. Aby zapewnić natężenie co najmniej 500lx potrzebne były 42 oprawy ze świetlówkami, podczas gdy z modułami LED o 12 mniej. Do tego i w tym przypadku bardziej wydajne energetycznie okazały się oprawy z diodami elektroluminescencyjnymi (moc na powierzchnię skorygowana jest dwukrotnie mniejsza niż oprawy ze źródłem fluorescencyjnym). Na Rys. 4.31. i 4.32. widać, że w przypadku opraw z modułem występuje mniejsza równomierność oświetlenia, jednak nadal spełnia normę. Wynika to z krzywych światłości ukazanych na Rys. 4.16. i 4.1.7.- rozsył oprawy ze świetlówkami jest bardziej rozproszony, a z modułami bardziej głęboki dla płaszczyzny C0-C180. Wizualizacje (Rys. 4.33. i 4.34.) po raz kolejny udowadniają, że efekt wizualny, jaki można uzyskać stosując badane oprawy jest niemalże identyczny. Najwyższą skuteczność świetlną oprawy z wkładem świetlówkowym ponownie wykazują przy zastosowaniu dedykowanego rastra z odbłyśnikiem i jest to 49,1lm/W, mają przy tym rozsył uwydatniony w płaszczyźnie C0-C180. Mimo, że dla oprawy z modułem LED parametr ten wynosi aż 90lm/W to znów pojawia się podobny rozsył oprawy, który ukazuje, że nie jest to najlepsze rozwiązanie dla tego typu źródeł. Przy zbadanej skuteczności świetlnej modułu diod świecących na poziomie 120lm/W, skuteczność świetlna systemu jest na poziomie 80lm/W dla kloszy pryzmatycznych. Przy zbadanej skuteczności świetlnej źródeł fluorescencyjnych na poziomie 81,7lm/W, sprawność systemu wynosi niecałe 50lm/W nawet w przypadku dedykowanego rastra z odbłyśnikiem. Podczas badań zauważono również, że takie dysproporcje w wynikach mogą być uzależnione od budowy samej oprawy. Mimo, że była ona od początku standardowo produkowana z wkładem świetlówkowym, do którego można było wybrać dowolną świetlówkę T5 w zależności od potrzeb, to nie są one wyposażone w żaden odbłyśnik wewnątrz, zatem część strumienia świetlówki jest marnowana (Rys. 4.45). Natomiast konstrukcja modułu LED pozwala na bezpośrednie wypromieniowanie strumienia w półprzestrzeń dolną, bez marnowania strumienia świetlnego wewnątrz samej oprawy. Na Rys. 4.45. przedstawiono schemat budowy oprawy z zaznaczonymi strumieniami świetlnymi. Rys. 4.45. Schemat budowy oprawy. 1- strumień świetlny świetlówki, który nie jest wykorzystany, 2- strumień świetlny źródeł wypromieniowany z oprawy, 3-klosz, 4- świetlówka T5, 5- dioda LED 44