Parametry źródeł światła

Strumień światła najważniejszy

Dawniej poziom zużycia energii elektrycznej w jednostce czasu, czyli pobierana moc określana w watach (W), używany był przez producentów żarówek i konsumentów do określania mocy promieniowania świetlnego emitowanego przez żarówkę. Wraz z pojawieniem się nowych, energooszczędnych źródeł światła, takich jak LED, poziom zużycia energii przestał przekładać się bezpośrednio na moc promieniowania świetlnego. Dlatego zaczęto posługiwać się bardziej precyzyjną jednostką strumienia świetlnego, czyli lumenem. W warunkach domowych warto zwrócić uwagę, aby lampa LED, będąca zwykle zamiennikiem żarówki, miała podobną do niej wartość emitowanego strumienia świetlnego.

Dla ułatwienia dokonania właściwego wyboru zamiennika szereg producentów podaje równoważną, przybliżoną wartość mocy tradycyjnej żarówki emitującej tę samą ilość strumienia świetlnego.

Tablica. Moc równoważnej żarówki i strumienia świetlnego dla lamp LED, świetlówek kompaktowych i żarówek halogenowych.

 

Moc równoważnej żarówki [W]	Znamionowy strumień świetlny lampy (Φ), która ma zastąpić żarówkę [lm]
Żarówka Klasyczna	Lampy LED	Świetlówka kompaktowa	Żarówka halogenowa
15	136	125	119
25	249	229	217
40	470	432	410
60	806	741	702
75	1055	970	920
100	1521	1398	1326
150	2452	2253	2137
200	3452	3172	3009

Źródło: rozporządzenie 244/2009 Polskiego Komitetu Oświetleniowego.

Wartości pośrednie strumienia świetlnego i deklarowanej mocy równoważnej żarówki (w zaokrągleniu do 1 W) oblicza się w drodze interpolacji liniowej dwóch sąsiednich wartości. Przykładowo, kupując lampę LED, która według danych producenta emituje strumień świetlny na poziomie 325 lm, na podstawie powyższej tabeli możemy oszacować, że będzie ona świeciła jaśniej niż żarówka o mocy 25 W, ale ciemniej niż żarówka o mocy 40 W.

Analizując strumień świetlny lamp LED można przyjąć następujące zastosowania w zależności od jego wartości:

– do 100 lm – źródło światła o takim strumieniu świetlnym może służyć do oświetlenia niewielkich powierzchniowo obiektów i przedmiotów: wnętrza lodówki, numeru administracyjnego domu lub do oświetlenia większych wnętrz, ale takich, które potrzebują minimalnego poziomu oświetlenia (piwnica, strych, garaż, komórka z narzędziami itp.);

– do 200 lm – są to słabo świecące lampy LED do stosowania w oprawach obejmujących od 3 do 6 sztuk. Wtedy mogą być podstawowym światłem w pomieszczeniu;

– od 200 do 500 lm mają LED, które pojedynczo nie wystarczą jeszcze do oświetlenia pomieszczenia, ale doskonale spełnią swoją funkcję w oprawach wielożarówkowych lub pojedynczo w wolnostojących lampach, spotach itp.;

– od 500 do 1000 lm – jedna lampa to odpowiednik zwykłej żarówki o mocy 50 – 75 W, która może oświetlić samodzielnie niewielki pokój, do ogólnego, górnego oświetlenia całego pomieszczenia. Stosować się je powinno w żyrandolach, kulach mlecznych, plafonierach, kinkietach itp. Ta wartość strumienia świetlnego jest odpowiednia do żyrandoli z pojedynczym źródłem (w mniejszych pomieszczeniach) lub jako jedno z kilku źródeł (w większych pomieszczeniach).

Temperatura barwowa i współczynnik oddawania barw

Znajomość tych dwóch parametrów decyduje o tym, czy w pokoju będzie panował nastrój do pracy czy do wypoczynku, czy kolory oświetlanych przedmiotów będą wyglądały naturalnie, czy staną się szare i wyblakłe.

Temperatura barwowa (Tc) (jednostka: kelwin – K) pozwala na precyzyjne porównywanie promieniowania widzialnego różnych źródeł światła, którego nie da się wyrazić nazwą słowną, a da się określić liczbą. Światło białe popularnie ocenia się pod względem barwy, używając określeń: ciepłe, zimne bądź neutralne. Temperatura barwowa, a więc konkretna liczba, jest bardziej obiektywnym wskaźnikiem tego odczucia. W naszej strefie klimatycznej najchętniej wybieramy światło o barwie ciepłobiałej, które w chłodniejsze dni daje poczucie ciepła w domu. Z kolei mieszkańcy krajów o klimacie ciepłym lub tropikalnym wybierają źródła o barwie chłodnej. Temperatura barwowa (Tc) emitowanego przez LED-y promieniowania najczęściej przyjmuje wartości: 2700 K, 3000 K, 3500 K, 4000 K, 5600 K, 6300 K do 10 000 K. Źródła światła różniące się temperaturą barwową o ok. 100–200 K promieniują światło o podobnym odczuciu barwy. Oznacza to, że kupując np. lampę LED o temperaturze barwowej 3000 K, prawie nie zauważymy zmiany barwy światła w stosunku do lampy LED o temperaturze barwowej 3100 K czy 2900 K. Źródła światła o temperaturach barwowych różniących się o około 500 K promieniują światło o dostrzegalnie różnej ciepłocie bieli. Najmniejsze wartości (od 2000 do 3500 K) określają światło jako ciepłe z odcieniem żółtej barwy, 3500–4000 K jako białe dzienne naturalne, 4800–6200 K jako zimne z odcieniem niebieskiej barwy.

Współczynnik oddawania barw CRI Ra

Oddawanie barw – pojęcie to oznacza zdolność oddawania rzeczywistych barw oświetlonego przedmiotu dzięki istnieniu całego spektrum fal w strumieniu światła padającego na ten przedmiot. Jak zmieniają się kolory przedmiotów, najlepiej widać, gdy oświetlimy je jednobarwnym światłem, np. barw podstawowych (czerwoną, zieloną, niebieską), albo światłem białym dziennym, będącym mieszaniną fal świetlnych o różnych długościach – od fioletu do czerwieni.

Jednym z czynników charakteryzujących jakość źródła światła jest wskaźnik oddawana barw (CRI – colour rendering index). W praktyce podawany jest współczynnik oddawania barw Ra, który określa stopień zgodności barwy faktycznej z jej obrazem widzianym przy danym oświetleniu. Im mniejsza jest wartość Ra, tym gorzej oddawane są barwy oświetlanych przedmiotów.

To, jak postrzegamy barwy w danym świetle, można określić w skali od 0 do 100, gdzie 100 jest najwyższym stopniem, charakteryzującym np. światło dzienne oraz inkandescentne źródła światła (światło żarnika zwykłej żarówki). Stopień oddawania barw – wskaźnik Ra podzielono na zakresy:

1A – Ra 100–90,

1B – Ra 89–80,

2A – Ra 79–70,

2B – Ra 69–60,

3 – Ra 59–40,

4 – Ra 39–20.

W praktyce Ra określa wpływ oświetlenia na postrzeganą barwę obiektu przez świadome lub podświadome porównanie z barwą postrzeganą przy oświetleniu referencyjnym (odniesienia). Przedmiot oświetlany różnymi rodzajami źródeł światła jest postrzegany inaczej. Źródła o Ra > 90 należy stosować np. na stanowiskach pracy, gdzie oddawanie barw ma największe znaczenie, a więc w sklepach, np. odzieżowych, zakładach poligraficznych, drukarniach. Źródła o Ra 80-90 odpowiednio oświetlą stanowiska pracy, biura, sale wykładowe. W miejscach, gdzie rozróżnianie barw nie ma znaczenia, źródło światła może mieć Ra 40-80. Ogólny wskaźnik oddawania barw Ra dla światła słonecznego oraz żarówek wynosi 100, natomiast dla światła wytwarzanego przez świetlówki wynosi od 50 do 99.

Wskaźnik Ra diod LED wynosi 70–95. Za źródło światła dobrze oddające barwy należy uznać źródło o Ra zbliżonym do wartości 100.

Należy zwrócić uwagę na to, że diody LED wytwarzające światło o wyższej temperaturze barwowej mają zwykle większą skuteczność świetlną i dają światło białe aż do odcienia niebieskawego. Lampy LED o niższej temperaturze barwowej mają mniejszą skuteczność, ale emitują światło o ciepłej barwie.

Czytaj dane elektrotechniczne na opakowaniu

Zgodnie z wymogami Unii Europejskiej opakowania lamp dostępnych na unijnych rynkach muszą zawierać określone informacje, które mają ułatwić kupno określonej lampy LED. Informacje o parametrach lamp muszą być umieszczone na,

– opakowaniu:

– trzonku lampy,

– stronie internetowej dystrybutora.

Będąc w sklepie i wybierając źrodło światła warto dokładnie przeanalizować opisy na jego opakowaniu. Dla wygody wybrane parametry są podawane w formie graficznej w postaci wykresów, rysunków lub symboli.

• Informacje na opakowaniach lamp

Najwięcej parametrów jest zamieszczonych na opakowaniu. Zamiast formy tekstowej można je przedstawić Informacje umieszczone na opakowaniu powinny być widoczne dla użytkowników przed zakupem. Do najważniejszych należą:

– nominalna wartość strumienia świetlnego określona w lumenach,

– nominalna moc pobierana w watach,

– odpowiednik mocy tradycyjnej żarówki równoważnej,

– liczba cykli włączeń i wyłączeń,

– temperatura barwowa wyrażona w kelwinach,

– czas nagrzewania się lampy do 60 proc. pełnego strumienia świetlnego (jeżeli czas ten jest krótszy niż 1 s, można podać „pomijalny”),

– trwałość wyrażona w latach i godzinach,

– informacja o możliwości przyciemniania strumienia,

– nominalny kąt promieniowania w stopniach (dla lamp kierunkowych),

– wymiary (długość i średnica),

– rodzaj trzonka,

– zawartość rtęci,

– klasa energetyczna.

Poniżej omówiono sposoby podawania wartości najważniejszych parametrów na opakowaniach.

Jeżeli poszukujemy odpowiednika żarówki powinno znaleźć się oznaczenie równoważnika mocy i moc pobieraną przez źródło LED.

• Moc w watach oraz odpowiednik mocy żarówki równoważnej

Moc jest to wartość zużytej energii elektrycznej w jednostce czasu określana w watach (W). W celu wykazania energooszczędności podaje się dwie wartości: moc rzeczywistą pobieraną (np. 12,8 W) i wartość mocy odpowiadającą klasycznej żarówce (np. 60 W), przy której otrzymuje się takie samo oświetlenie. Czasami jest podana wartość zaoszczędzonej energii w procentach wyliczona z tych dwóch wartości, np. 79 proc.

 

Lampy LED o porównywalnej mocy mogą różnić się strumieniem świtała. Im większy strumień tym pokój będzie lepiej oświetlony.

• Liczba lumenów (jednostka: lumen – lm)

Informuje o strumieniu świetlnym, czyli o tym, jak wiele światła daje dane źródło. Przy tej samej mocy zasilania jego wartość może się różnić. Im większa wartość strumienia świetlnego, tym więcej światła. Dotychczas byliśmy przyzwyczajeni do wybierania żarówek według ich mocy podawanej w watach. Każdy z nas wiedział, że do nocnej lampki przy łóżku lepsza będzie „czterdziestka”, natomiast do lampy na suficie w salonie lepszym rozwiązaniem będzie żarówka o większej mocy – np. 75 W.

Grafika z liczbą lumenów zawiera skalę z wartościami mocy dla tradycyjnej żarówki i strumienia świetlnego wytworzonego przez tę moc. Strzałka pokazuje, ile lumenów ma wybrana żarówka w porównaniu z tradycyjną. Jeśli szukano zamiennika żarówki o mocy 75 W dającej strumień 970 lm, to świetlówka o strumieniu 1150 lm daje więcej światła niż żarówka o mocy 75 W, a w rzeczywistości pobiera tylko 20 W.

Parametrem lampy LED, który w porównaniu do żarówki zmieni nastrój w pokoju jest temperatura barwowa.

• Temperatura barwowa

Na opakowaniu temperatura barwowa jest opisywana skalą temperatury, która podaje konkretne wartości. Suche liczby niewiele mówią, dlatego skala jest barwna, co umożliwi zorientowanie się, jakiej barwy będzie emitowane światło. Może podana być jej nazwa angielska. Na pudełku jest także tłumaczenie terminu w kilkunastu językach, w tym polskim. Na przykład firma Philips określa temperaturę 2200 K jako „flame”, czyli płomień, 2700 K – „warm white” (ciepłe białe), 3000 K – „cool” (zimne) oraz 6500 K – „cool daylight” (chłodne białe).

Osoby, które chciałyby widzieć kolory przedmiotów, obrazów w naturalnych barwach tak jak oświetla je słońce powinny znaleźć informacje o współczynniku barw.

• Współczynnik oddawania barwy Ra

Wartość współczynnika oddawania barw podawana jest w postaci liczbowej, np. Ra > 80.

Kupując lampy LED, szukajmy dodatkowo wartości dwóch parametrów: współczynnika Ra (oddawania barw) i temperatury barwowej Tc, które decydują o jakości światła.

• Trwałość lamp

Trwałość to dla konsumenta jeden z najważniejszych parametrów źródeł światła. Dla wszystkich źródeł światła trwałość jest liczona w godzinach. Czas świecenia lampy jest mierzony w określonych warunkach i oznacza okres, w którym zachowuje ona odpowiednie właściwości użytkowe. LED-y, podobnie jak świetlówki, nie wygasają gwałtownie jak żarówki, ale zmniejsza się ich wartość strumienia. Trwałość określana jest jako czas, który upłynie do momentu, gdy strumień lampy zmniejszy się do 70 proc. wartości początkowej.

Trwałość jest podawana w godzinach lub latach.

Przykładowo 25 000 h = 25 lat przy założeniu, że lampa będzie świecić ok. 2,7 h dziennie.

 

• Liczba cykli włączeń i wyłączeń

Drugi parametr określający trwałość to liczba cykli włączeń i wyłączeń.

Na tej podstawie można określić czas użytkowania lampy. Zakłada się, że w ciągu doby włącza i wyłącza się ją 10 razy.

Przy np. 30 000 cyklach

Trwałość = 30000 : 10 : 365 dni = 8,2 roku

Markowi producenci określają liczbę włączeń i wyłączeń na poziomie 100 000.

Trwałość = 100000 : 10 : 365 dni = 27,4 roku

• Widmo światła

Pozwala stwierdzić, czy promieniowanie wytwarzane przez dane źródło zawiera wszystkie barwy występujące w tęczy (od filetowej do czerwonej).

Skuteczność świetlna a klasa energetyczna

Skuteczność świetlna informuje, ile lumenów może wytworzyć dane źródło światła z jednego wata mocy. Im wartość jest większa, tym źródło jest bardziej energooszczędne. Wartość tę można obliczyć, dzieląc liczbę lumenów przez liczbę watów. Przykładowo żarówka o mocy 100 W i strumieniu świetlnym 600 lm ma skuteczność świetlną 6 lm/W. To na podstawie tego parametru określa się klasy energetyczne źródeł światła. 

Dla szybkiego zorientowania się w klasie energooszczędności podawana jest graficzna jej forma postaci etykiety z liter i kolorowych pasków.

Deklarowana skuteczność świetlna LED o świetle białym systematycznie rośnie z roku na rok. W warunkach laboratoryjnych największe wartości skuteczności świetlnej diod wytwarzających światło białe przekraczają obecnie 170 lm/W, a w lampach LED są stosowane LED o skuteczności świetlnej od 30 lm/W do 150 lm/W. Mniejsze wartości skuteczności świetlnej mają diody świecące o mniejszej mocy. Obecnie oferowane lampy LED, jako bezpośrednie zamienniki tradycyjnych żarówek, mają skuteczność świetlną średnio od 50 lm/W do 70 lm/W. Tak duże skuteczności świetlne pozwalają uzyskać ok. 80 proc. oszczędności energii elektrycznej w porównaniu do tradycyjnych żarówek oraz ok. 30 proc. w stosunku do świetlówek kompaktowych. Dotyczy to tylko tych diod LED, które mają klasę efektywności energetycznej A.

Możliwość przyciemniania

Na opakowaniu umieszczona jest ikona ostrzegającą, że lampa nie jest przeznaczona do ściemniania lub może współpracować tylko z określonymi ściemniaczami.

Rodzaj trzonka

Bardzo istotna jest informacja o rodzaju trzonka. W lampach jest używanych kilkanaście rodzajów, oznaczanych symbolami literowymi i liczbowymi. Od ich wyboru zależeć będzie, czy źródło światła da się zamontować w oprawie.

Najpopularniejsze są trzonki gwintowane E27 do dużych żarówek i E14 do mniejszych, np. świecowych. W odpowiednikach lamp LED halogenowych stosuje się szereg odmian trzonków bez gwintu.

• Informacje na trzonku lampy

Dotychczas podstawowymi parametrami widocznymi na trzonku lampy były pobór mocy w watach i napięcie. Jeżeli jest miejsce, podawane są wartości:

– strumienia świetlnego w lumenach [lm],

– temperatury barwowej [K],

– kąta rozsyłu w stopniach [°].

Jeżeli miejsca wystarcza tylko na jedną z trzech wartości, podaje się nominalny użyteczny strumień świetlny. Jeżeli miejsca wystarcza na dwie wartości, podaje się nominalny użyteczny strumień świetlny i temperaturę barwową.

Wymiary lampy

To przede wszystkim średnica i długość, podawane w milimetrach. Od nich zależeć będzie, czy źródło światła zmieści się w kloszu żyrandola czy lampy, czy nie będzie wystawać i czy zaburzy estetykę oświetlenia. Większość lamp LED typu gruszkowego jest znacznie dłuższa od zwykłej żarówki z gwintem E27 ze względu układ elektroniczny sterujący LED-ami. Warto sprawdzić, czy uda się je zamontować w oprawie z kloszem zamkniętym.

 

• Informacje o parametrach na stronie internetowej dystrybutora

 

Więcej informacji powinno być podawanych na stronie internetowej producenta

Należy podać co najmniej następujące informacje, wyrażone przynajmniej w postaci wartości liczbowych. Powinny one dotyczyć informacji określonych wyżej oraz:

– mocy znamionowej (z dokładnością do 0,1 W),

– znamionowego strumienia świetlnego,

– znamionowej trwałość lampy,

– współczynnika mocy lampy,

– współczynnika zachowania strumienia świetlnego na zakończenie nominalnego okresu trwałości,

– czasu zapłonu w sekundach,

– oddawania barw,

– jednolitości barwy (tylko dla diod LED),

– znamionowej światłość szczytowej w kandelach,

– znamionowego kąta promieniowania,

– rozkładu widmowego mocy w zakresie 180–800 nm.

 

Parametry lamp liniowych LED

Lampy liniowe LED maja kształt prostej rury zakończonej trzonkami G13 (T8) lub G5 (T5) na obu końcach. Stosowane oznaczenia uwzględniają średnicę rury i jej długość.

Najpopularniejsze to:

– T12 – średnica 38 mm,

– T8 – średnica 26 mm,

– T5 – średnica 16 mm,

– T4 – średnica 12 mm,

– T2 – średnica 7 mm.

Typowe długości popularnych świetlówek T8 wynoszą: 600, 1200, 1500, 2400 mm.

Wśród danych technicznych producenci podają:

– pobieraną moc [W],

– równoważnik mocy tradycyjnej świetlówki liniowej,

– zakres napięć zasilających,

– liczbę i rodzaj LED,

– strumień świetlny [lm],

– temperaturę barwową [K],

– współczynnik oddawania barw – Ra,

– długość [mm],

– kąt świecenia [°],

– wydajność świetlną [lm/W],

– trwałość [h],

– zakres temperatury pracy,

– rodzaj klosza (np. przezroczysty ryflowany – R, mleczny – M, przezroczysty – P).

Na opakowaniach niektórych świetlówek obok oznaczenia ich mocy w watach można znaleźć symbol, który koduje ich stopień odwzorowania i temperaturę barwy (np. 827, 930, 830). W tym kodzie pierwsza cyfra oznacza stopień odwzorowania barw (8 – powyżej 80, 9 – powyżej 90), zaś dwie kolejne cyfry temperaturę barwy (27 = 2700 kelwinów).

W wielu zastosowaniach jest wymagane oddawanie barw zgodne ze światłem naturalnym. Według normy PN–EN 12464 w pomieszczeniach, w których pracują ludzie, należy stosować źródła światła o współczynniku Ra większym niż 80; oświetlenie LED o Ra > 90 powinno być stosowane zwłaszcza w drukarniach, zakładach graficznych, muzeach, galeriach, gabinetach dentystycznych, pracowniach krawieckich.

Przykładowe oznaczenie parametrów nanoszonych na klosze lampy liniowej LED powinno zawierać:

– markę (np. Philips),

– nazwę serii produktu (np. LED Master, LEDtube),

– miejsce produkcji (np. Made in China),

– napięcie zasilające (220 V – 240 V),

– częstotliwość prądu (50–60 Hz),

– rodzaj obudowy (np. T8),

– pobór mocy (np. 31 W),

– znak CE,

– kod barwy światła (np. 840).

 

Tabela. Przykładowe orientacyjne porównanie poboru mocy przez świetlówki liniowe LED SMD T8 i T5 ze świetlówkami fluorescencyjnymi

 

Obudowa	Długość [mm]	Pobór mocy [W] LED	Pobór mocy [W] zamiennik
T8	600	10	24
T8	900	14	30
T8	1200	18	44
T8	1500	26	58
T5	600	8	16
T5	900	12	24
T5	1500	16	36

Parametry taśm LED

Parametry taśm LED wymagają dodatkowych danych wynikających z ich konstrukcji. Taśmy są sprzedawane w rolkach i przy ich kupowaniu warto zwrócić uwagę na następujące parametry:

– zasilanie (12, 24 V DC, 230 V AC),

– pobieraną moc w watach na metr (W/m),

– maksymalny prąd zasilający taśmę w amperach (A),

– strumień świetlny w lumenach na metr (lm/m),

– liczbę LED-ów w taśmie,

– kolor światła,

– temperaturę barwową w kelwinach (K),

– skuteczność świecenia w lumenach na wat (lm/W),

– kąt świecenia w stopniach,

– stopień ochrony IP,

– długość taśmy w milimetrach,

– szerokość taśmy w milimetrach,

– grubość w milimetrach,

– odległość między LED-ami w milimetrach

Powrtót Do góry