Současné trendy návrhu vnitřního osvětlení

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Současné trendy návrhu vnitřního osvětlení"

Radka Kučerová
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 Ing. Petr Žák, Ph.D./ Praha

2 VÝVOJ A TRENDY TRENDY V OSVĚTLOVÁNÍ : nové polovodičové světelné zdroje světelné zdroje; řízení osvětlení; napájení osvětlení; biodynamické účinky světla; mezopické vidění; nové metricky pro hodnocení osvětlení; komplexní přístup k řešení vnitřního osvětlení budov; koncepční přístup k řešení venkovní osvětlení měst a obcí;

3 Akcelerace vývoje ve světelných zdrojích legislativní opatření: EU, USA, Austrálie, Čína, Taiwan omezení nehospodárných světelných zdrojů (měrný výkon, doba života, pokles sv. toku, Ra, obsah Hg) Evropa Ecodesign (EC 244/2009, EC 245/2009) Důsledky x (žárovky, rtuťové výbojky, halogenové žárovky)

4 Rozdělení světelných zdrojů pro všeobecné osvětlování SVĚTELNÉ ZDROJE PRO VŠEOBECNÉ OSVĚTLENÍ Teplotní zdroje Výbojové zdroje Polovodičové zdroje Žárovky Hal. žárovky Vysokotlaké Nízkotlaké Elektrodové Bezelektrodové Bezelektrodové Elektrodové Rtuťové Sodíkové Halogenidové Sodíkové Zářivky Plasmové Indukční OLED LED

5 Základní parametry světelných zdrojů Spektrální průběh Φ e = f (λ) Světelný tok Φ (lm) Teplota chromatičnosti T c (K) Index podání barev R a (-) Příkon Měrný výkon Doba života Cena P (W) η (lm/w) t (hod) c (Kč/lm)

6 Historický vývoj měrného výkonu světelných zdrojů η (lm/w) 200 LED Chladně bílá Kompaktní LED (E27) 150 Panel OLED Měrný výkon η (lm/w) 100 Vysokotlaké výbojky, nízké příkony Vysokotlaké výbojky, vysoké příkony Lineární zářivky Plasmové výbojky Indukční výbojky 50 Žárovky Halogenové žárovky Kompaktní zářivky (E27) Rok 2025

7 Porovnání základních parametrů světelných zdrojů Typová skupina světelných zdrojů Příkon (W) Měrný výkon (lm.w -1 ) Život (h) Index podání barev R a Teplota chromatičnosti (K) Žárovky klasické Žárovky halogenové Zářivky lineární až Zářivky kompaktní až Výbojky halogenidové až Výbojky Na vysokotlaké až Výbojky Na nízkotlaké Bezelektrodové výbojky Světelné diody (LED)

8 Koncepce LED světelných zdrojů

9 Koncepce LED světelných zdrojů LED čip LED součástka LED modul LED zdroj (patice) svítidlo DIP LED SMD LED Tradiční svítidla RGB LED LED svítidla COB LED

10 Vlastnosti LED světelných zdrojů Zásadní rozdíly LED světelných a tradičních světelných zdrojů 1. Spektrální vlastnosti (spektrální barvy, různé barevné tóny, míchání barev) 2. Výkon (velmi velký výkon z velmi malé plochy 780 lm / d=1mm) 3. Tvar (libovolný tvar - bodový, přímkový plošný, objemový zdroj světla) 4. Vyzařovací charakteristiky (difúzní, směrový, asymetrický, vějířový) 5. Regulace (regulace výkonu, barevného tónu, barvy světla) 6. Účinnost (vyšší než u všech tradičních světelných zdrojů) 7. Doba života (vyšší než u všech tradičních světelných zdrojů)

11 1. Spektrální vlastnosti LED čipů Průběhy spektrální složení optického záření různých typů LED

12 1. Spektrální vlastnosti LED čipů PRINCIPY VYTVOŘENÍ BÍLÉHO SVĚTLA Luminofor Míšení barevných složek pc-led (phospoor converted) hy-led (hybryd) cm-led (color-mixed)

13 Parametry ovlivňující výkonové parametry LED 1. Proudová hustota J (A/cm 2 ) Určuje množství vyzařovaného světelného toku z čipu. Nejúčinnější LED mají měrný výkon 200 lm/w, ale pouze při nižších proudových hustotách, tedy nižších světelných tocích a větších nákladech Kč/lm. Při větší proudové hustotě dochází k poklesu měrného výkonu. 2. Teplota PN přechodu T j ( C) Teplota na přechodu mezi polovodiči typu P a N. S rostoucí teplotou PN přechodu se snižuje vyzařovaný světelný tok. Standardně se uvádí při teplotě okolí 25 C. Výrobci často uvádějí vlastnosti LED při Tj = 85 C více odpovídající reálným provozním podmínkám

červených LED a luminoforů pro tvorbu červené. Na grafu je uvedena závislost měrného výkonu pro různé R a v závislosti na T cp.

14 Parametry ovlivňující účinnost LED 3. Náhradní teplota chromatičnosti T cp (K) Dosažení vyšších účinností je v současné době náročnější u teple bílých LED než u chladně bílých LED, vlivem menší účinnosti červených LED a luminoforů pro tvorbu červené. Na grafu je uvedena závislost měrného výkonu pro různé R a v závislosti na T cp. Lidské oko je citlivější na červené světlo v porovnání s modrým proto se do budoucna předpokládá větší měrný výkon teple bílých LED. 4. Index podání barev R a (-) Index podání barev přímo ovlivňuje měrný výkon LED. Změna Ra z 80 na 90 znamená u teoreticky dosažitelných účinností pokles měrného výkonu o 10%. V praxi je u současných PC-LED pokles v rozsahu 15% - 25%.

15 Parametry LED Obr. 7 Odhady vývoje měrného výkonu sériově vyráběných diod, 350 ma (zdroj: DOE, 2016)

16 Parametry LED Prakticky dosažitelné hodnoty měrného výkonu LED v závislosti na teplotě chromatičnosti a indexu podání barev (zdroj: DOE 2012) T cn (K) RGB modrá LED + luminofor R a (-) R a (-)

2 1 W Φ = 10 100 lm η = 160 220 lm/w Lineární a plošné zdroje světla P = 1 5 W

17 Typy LED součástek ROZDĚLENÍ SVĚTELNÝCH LED SOUČÁSTEK PODLE VÝKONU MP LED HP LED COB LED P = W Φ = lm η = lm/w Lineární a plošné zdroje světla P = 1 5 W Φ = lm η = 160 lm/w Bodové a lineární zdroje světla P = W Φ = 0,5 25 klm η = 160 lm/w Bodové zdroje světla (460 W/50klm/106lm/W)

18 Tvary svítidel - typy LED modulů pro LED svítidla bodové 129 lm / 2W a=18 mm 120 lm / 2W d=19 mm 6100lm/ 56W d=250 mm 5000lm/ 50W d=140 mm lineární 1600lm/m 20 W/m Micro prisma Mřížka Asymetrické plošné lm 14W d=300 mm lm 620 W d=300mm

19 LED Zdroje náhrada tradičních světelných zdrojů Klasické žárovky Halogenové žárovky Zářivky lineární T8, T5 (CCG, EVG) Zářivky kompaktní Rtuťové výbojky

20 LED Zdroje náhrada žárovek Zdroj: Typ: Patice: Příkon: žárovka matovaná E27 60W Typ P z (W) Φ z (lm) η z (lm/w) T CP (K) R a (-) z z (-) t (hod) Spínací cykly Stmívání žárovka , x ano LED zdroj A , ne A , ano A3 8, , ano A , ne A , ne A , ne

21 LED Zdroje náhrada žárovek Zdroj: Typ: Patice: žárovka matovaná E27 Světelný tok Φ (lm) klasická žárovka Příkon P z (W) halogenová žárovka kompaktní zářivka LED Úspora LED % % %

LED Zdroje náhrada žárovek Vítěz soutěže L Prize Porovnání kompaktních zdrojů (2012) Parametr Označení Požadavky soutěže L Prize Klasická žárovka Kompaktní zářivka Kompaktní induční výbojka Kompaktní

22 LED Zdroje náhrada žárovek Vítěz soutěže L Prize Porovnání kompaktních zdrojů (2012) Parametr Označení Požadavky soutěže L Prize Klasická žárovka Kompaktní zářivka Kompaktní induční výbojka Kompaktní LED, Philips Světelný tok Φ (lm) > Příkon P (W) > Měrný výkon η (lm/w) > Teplota chromatičnosti T cp (K) Index podání barev R a (-) > Doba života t (hod) > >

LED Zdroje náhrada žárovek Zdroj: lineární zářivka Typ: T8 (d=26mm) Délka: 1 200 mm Patice: G13 Předřadník: el.

23 LED Zdroje náhrada žárovek Zdroj: lineární zářivka Typ: T8 (d=26mm) Délka: mm Patice: G13 Předřadník: el.mag Typ P z (W) Φ z (lm) η z (lm/w) R a (-) z z (-) t (hod) Spínací cykly Zářivka 36W , B , B , B , LED zdroj B , B , B , B , B ,

24 LED Zdroje náhrada žárovek SVĚTELNÉ ZDROJE PRO NÁHRADU LINEÁRNÍCH ZÁŘIVEK Příklady lineárních světelných diod pro náhradu lineárních zářivek

25 LED svítidla 1. Kompaktní zářivky x LED - Downlight (Dolnozářič) Typ svítidel Obrázek Popis Účinnost Světelný tok sv. zdrojů (lm) svítidla (lm) Příkon svítidl a (W) Měrný výkon svítidla (lm/w) Downlight Cloněné podhledové svítidlo pro kompaktní zářivky 2x26W (UGR<19) Cloněné podhledové svítidlo pro LED 32W (UGR<19) 64% , ,2 83%

26 LED svítidla 2. Difúzní svítidlo Typ svítidel Obrázek Popis Účinnost Světelný tok sv. zdrojů (lm) svítidla (lm) Příkon svítidla (W) Měrný výkon svítidla (lm/w) Difúzní svítidlo 300 mm Cloněné podhledové svítidlo pro kompaktní zářivky 2x18W Cloněné podhledové svítidlo pro LED 27W 82% lm/w 100% lm/w

27 Svítidla pro světelné diody 3. Světlomet do lišty (halogenidová výbojka x LED) Typ svítidel Obrázek Popis Účinnost Světelný tok sv. zdrojů (lm) svítidla (lm) Příkon svítidla (W) Měrný výkon svítidla (lm/w) Směrové svítidlo pro halogenidovou výbojku 35W, 4000K, F 74% Spotlight Směrové svítidlo pro LED W, 4000K, F 77%

28 Svítidla pro světelné diody 4. Celkové osvětlení - kanceláře Typ svítidel Obrázek Popis Účinnost Světelný tok sv. zdrojů (lm) svítidla (lm) Příkon svítidla (W) Měrný výkon svítidla (lm/w) Celkové osvětlení Svítidlo pro celkové osvětlení T5, 2x28W, 4000K Svítidlo pro celkové osvětlení, LED 44W, 4000K 70% % ,2 131

29 Svítidla pro světelné diody 5. Průmyslové svítidlo Typ svítidel Obrázek Popis Účinnost Světelný tok sv. zdrojů (lm) svítidla (lm) Příkon svítidla (W) Měrný výkon svítidla (lm/w) Průmyslo vé svítidlo Průmyslové svítidlo T5, 2x35W, 4000K, 1500mm Průmyslové LEDsvítidlo 58W, 4000K, 1500mm 97,8% ,9 %

30 Optické systémy 1. Plošná svítidla 1. Bodová svítidla

31 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

LED a OLED budoucnost světelné techniky Ing. Petr Žák, Ph.D./ČVUT Č FEL Praha ČVUT FEL

LED a OLED budoucnost světelné techniky Ing. Petr Žák, Ph.D./ČVUT Č FEL Praha ČVUT FEL Ing. Petr Žák, Ph.D./ČVUT Č FEL Praha Energetická náročnost legislativní opatření: EU, USA, Austrálie, Čína, Taiwan omezení nehospodárných světelných zdrojů (měrný výkon, doba života, pokles sv. toku,