Oświetlenie - przydatne informacje

---

• Czym są oprawy oświetleniowe
• Źródła światła
• Źródła żarowe
• Wyładowcze źródła światła
• Świetlówki
• Lampy sodowe
• Lampy metalohalogenkowe
• Półprzewodnikowe źródła światła
• Pojęcia związane ze źródłami światła
• Czy LED dobrze oddaje barwy?
• Jaki wpływ na człowieka ma temperatura barwowa LED?
• Strumień świetlny
• Skuteczność świetlna
• Czym jest efekt stroboskopowy
• Bezpieczeństwo fotobiologiczne - co mówi norma EN 62471
• Żywotność modułów LED
• Pozostałe pojęcia związane z oprawami oświetleniowymi
• Czy IK11 to dużo? Czy to mocna oprawa?
• Czy IP69 to więcej niż IP68
• Jak klasa ochronności wpływa na bezpieczeństwo użytkowania
• Kąt świecenia oprawy

Czym są oprawy oświetleniowe

Oprawa oświetleniowa jest to urządzenie służące do zamontowania w nim źródła (źródeł) światła takich jak świetlówki, inne źródła wyładowcze, żarówki, tuby lub paski LED. Oprawa zapewnia zasilenie ich energią elektryczną bezpośrednio z sieci lub poprzez odpowiedni układ zapłonowy. Optyka może zawierać klosz, raster lub odbłyśnik i ma na celu rozproszenie lub ukierunkowanie strumienia świetlnego albo zapewnienie ochrony przed oślepianiem (olśnieniem).
Zadaniem oprawy oświetleniowej jest również zabezpieczenia źródła światła przed uszkodzeniem. Uzyskuje się to przez osłonięcie źródła kloszem lub np. koszem ochronnym. W przypadku, gdy urządzenie ma zapewniać oświetlenie w miejscach wilgotnych lub zapylonych, stosuje się oprawy o podwyższonej szczelności (stopień IP).

W zależności od przeznaczenia, oprawy oświetleniowe mają różną konstrukcję oraz mogą być wykonane z różnych materiałów (metali czy tworzyw). Do biur stosuje się zwykle oprawy rastrowe lub panele LED z optyką przeciwolśnieniową wykonane ze stali lub z profili aluminiowych. Do niewysokich obiektów przemysłowych, warsztatów lub garaży można użyć opraw hermetycznych z poliwęglanu; do magazynów wysokiego składowania lub ogólnie wysokich pomieszczeń używa się opraw większej mocy. W przypadku występowania agresywnego chemicznie środowiska, należy dobrać materiały obudowy tak aby urządzenie nie ulegało uszkodzeniom lub degradacji (niektóre tworzywa jak PMMA, stal, aluminium, szkło). Należy też zwracać uwagę na występowanie skrajnych temperatur oraz stref zagrożenia wybuchem (Ex).

Źródła światła

Zasadniczo elektryczne źródła światła dzieli się na:
- żarowe
- wyładowcze
- półprzewodnikowe

Źródła żarowe

w których świecenie uzyskuje się poprzez żarzenie włókna z trudnotopliwego materiału, czyli popularne żarówki i lampy halogenowe. Ich zaletami są: bardzo wysoki współczynnik oddawania barw (Ra = 100), brak efektu stroboskopowego oraz brak konieczności stosowania specjalnych układów zapłonowych. Wadą jest niska skuteczność świetlna - do 16 lm/W.

Wyładowcze źródła światła

w których świecenie uzyskuje się poprzez wyładowania elektryczne w gazach lub oparach metali.

Świetlówki

czyli lampy fluorescencyjne - w środku znajdują pary rtęci i argonu, w których następuje wyładowanie jarzeniowe emitujące promieniowanie UV wzbudzające luminofor pokrywający wnętrze lampy. Luminofor przetwarza promieniowanie ultrafioletowe na światło widzialne. Świetlówka może mieć różne kształty, np. liniowy (prosty), kołowy lub kompaktowy (zbliżony nieco wyglądem do tradycyjnych żarówek). Ich zaletami w stosunku do źródeł żarowych są wyższa skuteczność świetlna - do 100 lm/W, niższe wytwarzanie ciepła, mniejsza luminancja, wyższa żywotność. Wady to m. in: skomplikowany układ zapłonowy, niższy stopień oddawania barw (typowo Ra>80, w niektórych modelach Ra>90), występowanie efektu stroboskopowego (z magnetycznym układem zapłonowym).

Działanie indukcyjnego (magnetycznego) układu stabilizacyjno-zapłonowego:

Elektroniczny układ zapłonowy do świetlówek:
wyższa częstotliwość pracy = eliminacja efektu stroboskopowego,
wyższy współczynnik mocy = brak konieczności kompensowania mocy biernej

Lampy sodowe

świecą dzięki wyładowaniu elektrycznemu w parach sodu. Dzielą się na  niskoprężne i wysokoprężne.
Niskoprężne charakteryzują się wysoką skutecznością - do 206 lm/W jednak mają zły współczynnik oddawania barw (ujemny, fałszują postrzeganie naturalnych kolorów). Wysokoprężne lampy sodowe wciąż znajdują szerokie zastosowanie przy oświetleniu ulic i dużych placów ze względu na dobrą skuteczność świetlną (do 150 lm/W) przy nieco lepszym CRI (do 65, typowo 25). W charakterystycznym rudym lub pomarańczowym świetle lamp sodowych wzrasta ostrość widzenia w kurzu i we mgle. Stosuje się je także przy uprawie roślin. Tego typu lampy wymagają specjalnych układów stabilizacyjno-zapłonowych.

Lampy metalohalogenkowe

są zbudowane z kwarcowego lub ceramicznego jarznika oraz zewnętrznej bańki szklanej, na której może być napylona powłoka rozpraszającą światło i zatrzymującą promieniowanie UV. światło powstaje przez wyładowanie elektryczne w mieszaninie par metalu (zwykle rtęci) i produktów rozkładu halogenków (np. talu, indu). Współczynnik oddawania barw 65-90, skuteczność świetlna do 100 lm/W.
Wymagany specjalny układ zapłonowy.

Lampy wyładowcze

Półprzewodnikowe źródła światła

w diodach LED (ang. light-emitting diode) elektroluminescencja jest wynikiem rekombinacji nośników ładunków - elektron przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy emituje kwant światła-foton.
Do działania wymagają odpowiednich układów zasilających, tzw. driverów.
Zaletami źródeł LED są stale rosnąca wydajność (obecnie przekraczająca 150 lm/W), coraz szerszy zakres temperatury pracy oraz - w przeciwieństwie do źródeł wyładowczych nie zawierają szkodliwych substancji takich jak rtęć. Także żywotność współczesnych diod jest ich dużą zaletą - sięga nawet 100000 godzin.
Oprawy ze źródłami światła opartymi na diodach LED obecnie wypierają tradycyjne źródła z wielu obszarów zastosowań.

Pojęcia związane ze źródłami światła.

Czy LED dobrze oddaje barwy?

Oddawanie barw jest ogólnym wrażeniem barwy przedmiotu oświetlanego. Wyraża się je przez wskaźnik oddawania barw (Ra, CRI). Niektóre źródła charakteryzują się nieciągłym widmem światła, przez co mają wpływ na postrzeganie kolorów.

Przykładowe źródła światła i ich stopień oddawania barw:

Źródło	CRI
Żarówka	100
Niskoprężna lampa sodowa	-44
Wysokoprężna lampa sodowa	24
„biała” soda	82
Przezroczysta lampa rtęciowa	17
Lampa rtęciowa z luminoforem	49
świetlówka 1-pasmowa	51-64
świetlówka 3-pasmowa	80-89
świetlówka 5-pasmowa	93-95
Lampa metalohalogenkowa kwarcowa	65-85
Lampa metalohalogenkowa ceramiczna	do 90
LED	do 99

Z powyższej tabeli można wyczytać, że nowoczesne, markowe źródła LED bardzo dobrze radzą sobie z oddawaniem barw.
Do większości zastosowań uzasadnione ekonomicznie jest Ra>80. Wyższy stopień Ra (CRI), tj. powyżej 90 ma sens w pomieszczeniach, gdzie jakość postrzegania kolorów jest kluczowa, np:

• w drukarniach
• pracowaniach graficznych
• gabinetach dentystycznych (dobór koloru plomby)

Jaki wpływ na człowieka ma temperatura barwowa LED

Temperatura barwowa (chromatyczność) jest to miara wrażenia barwy danego źródła podawana w kelwinach (K). Dla celów praktycznych podaje się cztery główne kategorie:
2500-3300 K - barwa ciepłobiała
3300-4300 K - barwa neutralna
4300-4900 K - barwa chłodnobiała
powyżej 4900 K - barwa dzienna (zimna)

Zobacz wpływ temperatury barwowej na postrzeganie otoczenia: 4000K
ustaw suwakiem chromatyczność

W klimacie umiarkowanym, ciepła barwa światła sprzyja uspokojeniu i relaksowi. Barwy chłodne zwiększają koncentrację, ale dłuższe przebywanie w zimnym oświetleniu może powodować nadpobudliwość a nawet zmęczenie. W pomieszczeniach, gdzie ludzie przebywają przez dłuższy czas, zwykle najlepiej jest stosować oświetlenie w barwach neturalnych, około 4000K

Strumień świetlny

jest to ilość energii świetlnej wysyłanej przez źródło w jednostce czasu. Wyraża się go w lumenach [lm]

Skuteczność świetlna

określa stosunek ilości światła emitowanego przez źródło światła do pobieranej przez nie mocy (lm/W).

Czym jest efekt stroboskopowy? Czy jest bezpieczny?

Efekt stroboskopowy to niekorzystne zjawisko pozornego bezruchu, spowolnienia lub zmiany kierunku poruszających lub szybko obracających się przedmiotów. Powstaje, gdy poruszający się obiekt jest oświetlony źródłem migającym z określoną częstotliwością. Przykładowo, jeśli świetlówka miga z częstotliwością 50 Hz i oświetla przedmiot wirujący z taką samą częstotliwością, nie będzie możliwe zaobserwowanie jego ruchu. Jest to zjawisko występujące zwłaszcza przy wyładowczych źródłach światła zasilanych poprzez indukcyjne układy stabilizujące.

Bezpieczeństwo fotobiologiczne - co mówi norma EN 62471

Dopuszczalny wpływ źródła światła na wzrok i żywotność tkanek określa norma EN 62471.
Opisane są 4 grupy ryzyka:

• RG0 – brak zagrożenia fotobiologicznego
• RG1 – brak zagrożenia przy normalnym zachowaniu
• RG2 – nie stanowi zagrożenia z powodu reakcji obronnej (np. odwrócenie głowy lub mrugnięcie oczami) na bardzo jasne źródła światła lub z powodu dyskomfortu termicznego
• RG3 – zagrożenie występuje nawet przy krótkotrwałym lub chwilowym naświetleniu

wszystkie oferowane przez nas oprawy LED mają bezpieczne źródła

Żywotność modułów LED

w praktyce podaje się liczbę godzin z parametrem LxBy. Przykładowo 50000 h / L70B10 oznacza, że w deklarowanym czasie 50000 godzin wydajność do 10% diod może spaść poniżej 70% początkowego strumienia świetlnego.

Pozostałe pojęcia związane z oprawami oświetleniowymi

Czy IK11 to dużo? Czy to mocna oprawa?

Stopień/klasa ochrony mechanicznej IK czyli klasyfikcja wytrzymałości mechanicznej (udaroodporność).
Pomaga klasyfikować urządzenia ze względu na ich odporność na energię kinetyczną. Podawana jest za pomocą dwóch cyfr zgodnie z tabelą poniżej:

oznaczenie	ochrona przed udarami o energii:
00	brak ochrony
01	0,14 J
02	0,2 J
03	0,35 J
04	0,5 J
05	0,7 J, uderzenie ciężarem 500 g z wysokości 14 cm
06	1 J, uderzenie ciężarem 500 g z wysokości 20 cm
07	2 J, uderzenie ciężarem 500 g z wysokości 40 cm
08	5 J, uderzenie ciężarem 2,7 kg z wysokości 29,5 cm
09	10 J, uderzenie ciężarem 5 kg z wysokości 20 cm
10	20 J, uderzenie ciężarem 5 kg z wysokości 40 cm
W 2021 roku dodano klasę IK11
11	50 J, uderzenie ciężarem 10 kg z wysokości 50 cm

W przypadku niektórych opraw wandaloodpornych nawet powyższa klasyfikacja jest niewystarczająca. Wówczas podaje się o ile dżuli więcej od najwyższej klasy może wytrzymać oprawa oświetleniowa (jaki udar, np. IK11+50J).

Czy IP69 to więcej niż IP68

IP, stopień szczelności to parametr obudowy urządzenia elektrycznego określający stopień ochrony urządzenia przed wnikaniem pyłów i wody, także poziom zabezpieczenia przed dostępem do niebezpiecznych części przez użytkownika.

1. cyfra	ochrona przed:	2. cyfra	ochrona przed:
0	brak ochrony	0	brak ochrony
1	ciałami stałymi o średnicy powyżej 50 mm lub przed dotknięciem wierzchem dłoni	1	pionowo padającymi kroplami wody przykład: oprawa kroploodporna
2	ciałami stałymi o średnicy powyżej 12,5 mm lub przed dotknięciem palcem	2	kroplami wody padającymi pod kątem do 15°
3	ciałami stałymi o średnicy powyżej 2,5 mm lub przed dotknięciem np. śrubokrętem	3	natryskiwaniem wodą pod kątem do 60° przykład: oprawa deszczoodporna
4	ciałami stałymi o średnicy powyżej 1 mm lub przed dotknięciem drutem	4	bryzgami wody ze wszystkich kierunków przykład: oprawa bryzgoodporna
5	pyłem (możliwe wnikanie pyłu w ilościach, które nie zakłócą działania urządzenia) przykład: oprawa pyłoodporna	5	strugą wody ze wszystkich kierunków przykład: oprawa strugoodporna
6	pyłem przykład: oprawa pyłoszczelna, hermetyczna	6	silną strugą wody ze wszystkich kierunków
		7	skutkami chwilowego zanurzenia w wodzie ciśnienie wody niższe niż w stopniu 6 przykład: oprawa wodoszczelna
		8	skutkami ciągłego zanurzenia w wodzie przykład: oprawa zanurzeniowa
		9	silną struga wody [ciśnienie 80-100 bar o temperaturze +80°C] Nie oznacza szczelności wyższej niż IPx8. Jest to urządzenie o szczelności IPx6 odporne na gorącą wodę

W skrócie oprawa IP69 nie nadaje się do pracy w zanurzeniu, zwłaszcza w ciągłym. Do pracy pod wodą stosuje się oprawy oświetleniowe IP68 (IP67 przy chwilowym zanurzeniu, nawet przy ciśnieniu wyższym niż przy IP69). Urządzenie IP69 za to jest odporne na mycie silnymi strugami gorącej (ale nie wrzącej!) wody .

Jak klasa ochronności wpływa na bezpieczeństwo użytkowania

Klasyfikacja według zabezpieczeń przed porażeniem prądem elektrycznym

klasa		opis
	0	Ochronę zapewnia izolacja podstawowa
	1	Oprócz izolacji podstawowej, ochronę przed porażeniem zapewnia podłączenie urządzenie do zacisku ochronnego (uziemienia, PE, PEN)
	2	Ochronę zapewnia wzmocniona lub podwójna izolacja. Urządzenie nie ma dodatkowego uziemienia ani podłączenia do zacisku ochronnego.
	3	Urządzenie zasilane niskim (ELV, SELV) napięciem bezpiecznym.

Przy prawidłowo wykonanej instalacji elektrycznej, oprawa w I klasie jest bezpieczna, ponieważ dołączony przewód uziemiający umożliwi zadziałanie zabezpieczeń i odetnie zasilanie. Oprawy oświetleniowe w II klasie ochronności nie wymagają dodatkowego przewodu uziemienia.
Należy pamiętać, aby nigdy nie otwierać opraw z włączonym zasilaniem, nawet przy niskim, bezpiecznym napięciu.

Więcej o oznaczeniach stosowanych na oprawach oświetleniowych w spisie oznaczeń

Kąt świecenia oprawy

Kąt rozwarcia wiązki β - szerokość wiązki emitowanej przez źródło światła, wyrażona w stopniach. Realnie jest to kąt w płaszczyźnie osi oprawy, przy którym światłość spada do 50% wartości maksymalnej.

W powyższym przykładzie kąt świecenia w płaszczyźnie C0-C180 wynosi ponad 150°