Světelné zdroje: Soumrak i vývoj technologií (1)

19.09.2011 22:52

Dnes víme, že je řeka Rýn o devadesát kilometrů kratší, než se uvádí. Bylo také prokázáno, že učebnicového otce telefonu Alexandra Grahama Bella předběhl již v roce 1857 Antonio Meucci, a že Thomas Alva Edison, který je označován za vynálezce žárovky, měl svého "předvynálezce", Heinricha Göbela, který žhavením materiálů za průchodu elektrické energie rozsvítil první žárovku, řečeno obrazně, už v roce 1854.

A mohli bychom pokračovat, to však v tuto chvíli není předmětné. Faktem je, že Edisonovu vynálezu (bezesporu mu patří prvenství v technologii pro výrobu z roku 1879), tedy dnešní klasické žárovce, po více než sto třiceti letech zvoní hrana. Rozhodnutím Evropské komise z března roku 2009 vstoupila v platnost směrnice o regulaci světelných zdrojů užívaných v domácnostech, což znamená, že od září 2009 do roku 2016 mají být neefektivní, energeticky náročné klasické žárovky postupně podle zadaného harmonogramu nahrazeny efektivnějšími typy světelných zdrojů. Zákaz pro země EU se týká jak výroby, tak dovozu. Laicky řečeno, v roce 2016 už neseženeme ani 15W klasickou žárovku!

Klasické žárovky nás díky neefektivnímu provozu brzy opustí. Technologický vývoj i nabídka trhu nás však přesvědčují, že si nemusíme stýskat – existují mnohem lepší možnosti, jak je nahradit.

(PHILIPS)

KLASIKA JE ZÁKLADEM

„Klasická“ žárovka, která je i dnes ve velké míře užívána především v domácnostech, je vlastně skleněná baňka, obsahující kontaktní a podpůrná vlákna, s izolovanou objímkou pro uchycení ve svítidle, která je zakončena elektrickým kontaktem. V baňce dochází k zahřívání vlákna elektrickým proudem, který jím protéká, čímž dochází k přeměně elektrické energie na světlo (a bohužel i nevyužitelné teplo). Původní uhlíková vlákna (a ještě dříve ze zuhelnatělého vlákna bambusu) byla později nahrazena modernějším wolframem. U slabších žárovek je vnitřní prostor podle možností zbaven většiny vzduchu. Silnější zdroje jsou plněny směsí dusíku a argonu, případně kryptonu, čímž se předchází předčasnému shoření vlákna, omezuje se rozprašování a dochází ke srovnání tlaku s tlakem atmosférickým. Tyto žárovky mají své výhody, například velmi dobrý index podání barev nebo absolutní zdravotní nezávadnost. Jejich nízká účinnost a neefektivnost (až 95 % energie se mění v teplo), malý měrný výkon (10-18 lm/W), krátká životnost (zhruba tisíc hodin, což v běžné domácnosti představuje přibližně 1 rok) a především energetická náročnost jsou však parametry, díky nimž se žárovky řadí na seznam výrobků, které během následujících pár let alespoň v Evropské unii skončí.

Žárovka svítí díky nažhavení vlákna na vysokou teplotu. Již z principu však má klasická žárovka velmi malou účinnost, velká část energie v podobě tepla se totiž vůbec nevyužije

(OSRAM)

VÝBOJOVÉ SVĚTELNÉ ZDROJE

O něco lépe si z hlediska životnosti a energetické účinnosti vedou výbojové světelné zdroje, tedy zdroje, ve kterých vzniká záření působením atomů plynů nebo par kovů v elektrickém výboji. Dle tlaku, při kterém dochází k výboji, se rozlišují na nízkotlaké (kompaktní zářivky, lineární zářivky, nízkotlaké sodíkové výbojky) a vysokotlaké (výbojky rtuťové, sodíkové, halogenidové, směsové, xenonové).

„Klasickou“ zářivku, tedy rtuťovou nízkotlakou výbojku, známe převážně v podobě skleněné trubice se žhavícími elektrodami uvnitř. Ta je plněna parami rtuti a argonem. V této směsi dochází k výboji, jehož okem neviditelné ultrafialové záření dopadá na stěny zářivky, která je pokryta látkou, tzv. luminoforem, který toto záření pohlcuje a následně transformuje do viditelného spektra. Díky němu tedy zářivka tedy svítí. Konce zářivky jsou opatřeny paticemi s kovovými elektrodami. Vrstva oxidů barya, stroncia a vápníku při požadované teplotě zajišťuje emitaci elektronů. Při výboji v plynu platí pravidlo, že čím větší je protékající proud, tím menší je úbytek napětí na výboji. Z tohoto důvodu je nutné velikost proudu vhodně omezit buď tlumivkou, nebo elektronickým předřadníkem, který rovněž nabízí další výhody. V případě použití staršího způsobu, tedy tlumivky, je nezbytnou součástí obvodu startér, kde dochází k doutnavému výboji, který následně ohřívá elektrody. Následuje několik fází startování pomocí bimetalového pásku, které ač probíhají velmi rychle, zářivku rozsvítí o něco později, než stiskneme vypínač. Jako z každého výbojového zdroje, tak i u lineární zářivky dochází k určitému poklesu světelného toku v průběhu životnosti zdroje.

Oproti obyčejné žárovce, jak se zdá, je využití zářivky daleko širší a v určitých oblastech představuje užitečného pomocníka. Najdeme ji v domácnostech, na chodbách, kancelářích i ve výrobních halách, speciální zářivky se užívají v soláriích, jiný typ je zase účinný při ničení bakterií, virů, plísní a dalších mikroorganismů. Zářivky se instalují do terárií, akvárií, insektárií a botanických skleníků, kde zajišťují světelné a tepelné požadavky pro dané účely. Fluorescentní a luminiscentní záření pomáhá například při odhalování padělaných bankovek. UV zářivky bez luminoforu se využívají jako zdroj UV záření. Životnost lineární zářivky je dvanáct až osmdesát tisíc hodin (v závislosti na typu, použitém předřadníku a spínacím cyklu), měrný výkon je kolem 90 lm/W.

Příjemné teplé světlo klasických žárovek, které je tak oblíbené zejména v interiérech, lze nahradit jinými zdroji – stačí sledovat údaje o barevném podání bílého světla, které výrobci u světelného zdroje deklarují.

(PHILIPS)

HALOGENY NEJSOU JEN V AUTĚ

"Klasická" halogenová žárovka je teplotním zdrojem světla, v němž vzniká světlo zahříváním vlákna na vysokou teplotu. Výhoda spočívá ve větším měrném výkonu (až 20 lm/W), a v delší životnosti (z toho důvodu jsou plněny halogenem), což je až pět tisíc hodin. Teplota žárovky při velkém výkonu může dosahovat až 600 °C. Tyto žárovky jsou především užívány jako reflektory tam, kde je nutná vysoká intenzita osvětlení. Pro optické či fotografické účely a další náročné aplikace jsou zdroje vyráběny pomocí xenonové technologie. Pro osvětlení interiérů se užívají 12V nebo 24V nízkonapěťové halogenové žárovky, které vykazují úsporu elektrické energie a dlouhou životnost. Výhodou je i možnost "efektu stmívání", nevýhodou u některých typů nutnost užívání transformátoru.

Základním principem tohoto typu zdroje je tzv. "halogenový cyklus". Wolfram, který se při vysoké teplotě odpařuje z vlákna, se následně slučuje a rozpadá. Jeho vypařování omezují páry v blízkosti vlákna. Tím je zaručena životnost a zvýšený světelný tok. Kvůli vysokým teplotám se halogenové žárovky vyrábějí z křemičitého skla, které ale propouští UV, a tak se žárovka stává zdrojem UV záření. Pro běžné užití se proto musí do tohoto skla přidávat oxid ceričitý nebo titaničitý, který průchodu UV záření brání v průchodu. Samotná halogenová žárovka v sobě nese značná rizika. Vysoká teplota baňky může způsobit její prasknutí, následně pak třeba požár, přežhavené nechráněné žárovky mohou ohrozit zdraví (UV záření), je tedy nutné zabezpečení ochranným krytem. Pro běžné osvětlování jsou výhradně vyráběny typy, které UV záření blokují. 

Během osmiletého období určeného pro přechod na efektivnější zdroje by se mělo na trhu objevit dostatečné množství kvalitních "náhradních variant" – energeticky účinnějších zdrojů. V současné době se alternativy nabízejí v podobě kompaktních zářivek, určitých typů halogenových žárovek a LED diod. 

Zářivky patří mezi historicky osvědčené zdroje, které si oprávněně získaly vysokou oblibu.

(PHILIPS)

KOMPAKTNÍ ZÁŘIVKY

Kompaktní zářivky nejsou na trhu žádnými nováčky. Již před lety vešly do povědomí veřejnosti jako úsporné žárovky, a během své zhruba třicetileté historie prošly doslova bouřlivým vývojem a mnoha inovacemi. Nepříjemné jevy charakteristické pro klasickou zářivku byly téměř "vychytány", i když u některých levnějších typů "start" stále déle trvá a neprospívá jim ani časté zapínání a vypínání. Všeobecně však lze říci, že již neblikají a start je daleko rychlejší, i když náběh na plný výkon není okamžitý. Zvýšila se životnost, snesou i to zmíněné zhasínání. Nevýhodou zůstává pro mnohé uživatele nepříjemný charakter světla. Pro bližší specifikaci se jedná o tzv. teplotu chromatičnosti, což je barva světla udávaná ve stovkách Kelvinů: teple bílá (nejčastěji 2700K, typově značená jako 827, odpovídá žárovce, až po 3000K s označením 830), studená bílá (např. 4000K, typově značeno 840), denní bílá (nejstudenější hodnota 6500K, označení 965). Jako zdroj světla fungují na stejném principu jako klasické zářivky – jsou plněny rtutí a plynem a opatřeny luminoforem, mají však patici s "Edisonovým" závitem jako standardní žárovky. Design z důvodu co nejjednoduššího nahrazení za klasickou žárovku její tvar napodobuje, avšak vyskytují se tvary spirálovité, koule, válce, tedy tvary, přizpůsobené svítidlům. Pro mnohá stávající svítidla je však nevýhodou poněkud větší objem této zářivky. Životnost se pohybuje od šesti do dvaceti tisíc hodin, uvádí se, že úspora elektrické energie oproti žárovce je až 80 % při stejném světelném toku, měrný výkon se pohybuje od 50 do 100 lm/W. 

Úprava výbojových trubic s natavením skla při kompletaci

(OSRAM)

Detail skladby kompaktní zářivky s řídící elektronikou

(OSRAM)

Hotové kompaktní zářivky čekají na zabalení a expedici

(OSRAM)

V současné době přední výrobci stále přicházejí s řadou inovativních typů této zářivky, tentokrát už ve tvaru klasické žárovky a s velice příjemným optickým vjemem, a tak je zcela nasnadě, že daleko dříve, než se rozloučíme s rokem 2016, tuto úsporku od „edisonky“ pouhým zrakem nerozeznáme. Otázkou zůstává množství rtuti, kterou obsahují, neboť i ta se v budoucnosti musí výrazně redukovat.

Novodobé halogenové žárovky pro užívání v domácnostech vykazují řadu výhod. Mají příjemné světlo, lze je stmívat, po stisknutí vypínače se rozsvítí okamžitě, oproti klasické žárovce mají lepší světelný výkon a uvádí se až pětinásobná životnost. Také vzhledově jsou velmi estetické a díky standardním závitům je můžeme vyměnit za klasickou žárovku téměř v každém osvětlení, lze je užívat i pro venkovní svícení. V nabídce výrobců jsou typy pro napájení přímo ze sítě, nebo s využitím transformátoru. Úspora elektrické energie je až 50 %.

Ukázka tvarových řešení kompaktních zářivek. Výrobci nabízejí bohaté spektrum tvarů, několik typů závitů i barevného podání světla, takže si zákazník může pro svůj interiér a dané svítidlo vybrat opravdu bez problémů.

(PHILIPS)

Účelem řady MASTERClassic je osvětlit prostředí stejným světlem jako od klasické žárovky, ale spotřebovat přitom polovinu energie. Téměř každý uživatel, který byl nucen používat standardní nebo svíčkové žárovky z důvodů nevyhovující velikosti u kompaktních (úsporných) zářivek nebo špatného barevného podání, nemožnosti stmívání a z mnoha dalších důvodů, se  nyní konečně dočkal dlouho očekávaného produktu. Společnost Philips přichází  s revolučním zdrojem, který byl představen na veletrhu Light + Building  2008 ve Frankfurtu nad Mohanem. Jedná se o Philips MASTERClassic, halogenovou kapsli s elektronickým transformátorem, která je vyrobena  v atraktivním zapouzdření a je určena jako přímá náhrada standardních a svíčkových žárovek. Využití tohoto světelného zdroje je vhodné v prostorách, kde jste dříve používali klasické žárovky, potřebujete kvalitní  jasné světlo, ale zároveň chcete spořit elektrickou energii. Velkou výhodou  PHILIPS MASTERClassic  je také stejný tvar a design jako klasická žárovka, takže pasuje do všech svítidel a nevyčnívá. Tento atraktivní design vyhrál cenu IF Award.

(PHILIPS)

Světelný zdroj Masterline 111 s nízkonapěťovou reflektorovou halogenovou žárovkou se silně leštěným hliníkovým reflektorem patří k energeticky nejúčinnějším zdrojům na trhu. Vykazuje životnost až 4000 hodin a vydává až o 40 % vyzářeného tepla méně.

(PHILIPS)

Dekorativní lampičky IMAGEO Candle Light vytvářejí okouzlující atmosféru v interiéru i na zahradě. Nabízejí teplé světlo s proměnnou svítivostí, imitující plápolání, ovšem bez rizika otevřeného ohně. Na jedno nabití pomocí bezdrátové indukční nabíječky vydrží svítit celý večer. Lampičky jsou odolné proti vodě.

(PHILIPS)

 

 

DOPORUČENÉ ODKAZY NA WEBY NAŠICH PARTNERŮ, KDE NALEZNETE ŘADU DALŠÍCH ZAJÍMAVÝCH INFORMACÍ K TÉTO PROBLEMATICE:

PHILIPS ČR, s.r.o.:   www.philips.cz

Stránky PHILIPS, problematika OSVĚTLENÍ:

http://www.philips.cz/#/headernav/lighting

 

OSRAM, s.r.o.:   www.osram.cz

 

 

 

 

Zpět