Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan? Molnár Károly Zsolt Óbudai Egyetem KVK MTI molnar.karoly@kvk.uni-obuda.hu
Tematika Alapfogalmak A világítás célja A jó világítás követelményei Fényforrások fajtái Fényforrások jellemzői Mi a helyzet a LEDekkel? Fényáram-szabályozás
Alapfogalmak (1) A teljes kisugárzott fény: FÉNYÁRAM [lumen] Teljesítmény jellegű mennyiség 100 W-os izzó 36 W-os kompakt fénycső 100 W-os nátriumlámpa 1350 lm 2900 lm 9600 lm
Alapfogalmak (2) FÉNYHASZNOSÍTÁS [lumen / watt] Hatásfok jellegű mennyiség 100 W-os izzó 36 W-os kompakt fénycső 100 W-os nátriumlámpa 13,5 lm/w 80,5 lm/w 96 lm/w
Alapfogalmak (3) MEGVILÁGÍTÁS = fényáram megvilágított terület [lux] forgalmas főúton (ME1 útosztály) tanteremben, irodában teliholdnál derült időben 24 lux 300 500 lux 0,1 0,5 lux
Alapfogalmak (4) FÉNYERŐSSÉG: csak egy adott irányban értelmezhető! [kandela] [cd] beeső fényerősség > visszavert fényerősség
Alapfogalmak (5) FÉNYSŰRŰSÉG: adott irányban értelmezhető! a szemünk fénysűrűséget érzékel mértékegysége: izzólámpa kompakt fénycső monitor cd 2 m 50000 5000-10000 500-1500 Túl nagy fénysűrűség (10 ezer cd/m 2 felett) káprázást okoz! cd 2 Forgalmas főúton (ME1 útosztály) a fénysűrűség előírt értéke: 2 m
Láthatóság 1,0 Alapfogalmak (6) Szemünk a különböző színeket nem azonos mértékben érzékeli szkotopos (sötétben) látás mezopos látás este az utakon 0,8 0,6 fotopos (világosban) látás 0,4 0,2 380 460 540 620 700 780 Hullámhossz [nm]
Alapfogalmak (6) Fényforrás spektruma (színképe) a világítás színe Relatív emisszióképesség 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 nagynyomású nátriumlámpa Relatív emisszióképesség 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 izzólámpa 0,1 0,1 0 380,00 430,00 480,00 530,00 580,00 630,00 680,00 730,00 780,00 0 380,00 430,00 480,00 530,00 580,00 630,00 680,00 730,00 780,00 Domináns hullámhossz = 577,6 nm Relatív emisszióképesség 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 melegfehér LED Relatív emisszióképesség 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 fénycső 0,1 0,1 0 380,00 430,00 480,00 530,00 580,00 630,00 680,00 730,00 780,00 0 380,00 430,00 480,00 530,00 580,00 630,00 680,00 730,00 780,00
Alapfogalmak (7) (korrelált) SZÍNHŐMÉRSÉKLET (CCT) [kelvin]: Az abszolút fekete test azon hőmérséklete, amelyen ennek színe legkevésbé tér el a fényforrás színétől.
Alapfogalmak (8) SZÍNVISSZAADÁS (CRI) [0-100]:
A világítás célja (1) A munkavégzéshez szükséges látási feltételek biztosítása a munkaterületen.
A világítás célja (2) A biológiai funkciók megfelelő működésének biztosítása. (pl. cirkadián ritmus, depresszió csökkentés)
A világítás célja (3) Cél: minél élesebben, minél hamarább felismerni a tárgyakat látásélesség észlelési sebesség kontraszt kontraszt sárga fény nátriumlámpa fehér fény kompakt fénycső, LED
A jó világítás követelményei A világítási környezet minőségi és mennyiségi jellemzői a fénysűrűség eloszlása a megvilágítás a káprázás a fény iránya (árnyékhatások) a fényszín és színvisszaadás a villogás a természetes fény a világítás (térbeli és időbeli) egyenletessége MSz EN 13201 MSz EN 12464
A jó világítás követelményei Funkcionális világítás és szabályozhatóság
Fényforrások csoportosítása Fényforrások hagyományos halogén Hőmérsékleti sugárzók (izzólámpák) hagyományos fénycső kisnyomású Kisüléses fényforrások indukciós lámpa kisnyomású nátriumlámpa nagynyomású Félvezető-alapú fényforrások LEDek, OLEDek higanylámpa fémhalogén lámpa nagynyomású nátriumlámpa kompakt xenon lámpa
Fényforrások jellemzői Fényforrás Élettartam [óra] Színhőmérséklet Fényhasznosítás [lm/w] Színvisszaadás [K] Hagyományos izzó 1000 8 15 2500 2700 100 Halogénizzó 500 2000 15 25 2700 3000 100 Fénycső 12 24 ezer 80 100 2700 6500 > 80 Kompakt fénycső 6 12 ezer 40 60 2700 6500 > 80 Kisnyomású Na 12 14 ezer ~200 ~2000 < 0 Higanylámpa 12 16 ezer 40 50 ~4500 40 60 Nagynyomású Na 18 24 ezer 80 120 ~2200 20 40 Fémhalogén 4 12 ezer 60 80 3000 6500 60 90 LED > 30.000 > 100 2700 6500 > 70
Mi a helyzet a LEDekkel? A hőt csak hővezetés formájában tudják leadni! (Nincs hősugárzás.) Nagyobb hőmérsékleten csökken a fényhasznosítás és az élettartam. A túlhajtás nehezen deríthető ki. Kritikus pontja a működtető elektronika. Színhőmérséklet kérdése! Hűteni-hűteni-hűteni!
Fényáram-szabályozás Módjai: feszültség-szabályozás fázishasítás fényforrás-specifikus elektronika
Fényáram-szabályozás A hálózati feszültség csökkentésének hatására: Fényforrás Élettartam Fényhasznosítás Színtani tulajdonságok Ajánlás Hagyományos izzó alig változik Halogénizzó alig változik Fénycső bizonytalan alig változik Kompakt fénycső bizonytalan alig változik Kisnyomású Na bizonytalan nem változik Higanylámpa bizonytalan változik Nagynyomású Na bizonytalan nem változik Fémhalogén bizonytalan nagyon változik LED alig változik
Fényáram-szabályozás
Fényáram-szabályozás
Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!