Na chwilę obecną technologia LED stała się nieodzownym elementem wyposażenia systemów oświetleniowych zarówno w obiektach mieszkalnych, jak i w budynkach użyteczności publicznej, a także w przemyśle. Niektóre ledowe źródła światła wymagają konieczności stosowania odpowiednich opraw a specjalne oprawy oferowane są z myślą o liniowych źródłach światła LED.

Fot. 1. Liniowe oprawy LED doskonale sprawdzają się w oświetleniu biurowym. Na zdjęciu
wnętrze sklepu www.LuxMarket.pl - produkty Kanlux. Fot.: LuxMarketFot. 1. Liniowe oprawy LED doskonale sprawdzają się w oświetleniu biurowym. Na zdjęciu wnętrze sklepu www.LuxMarket.pl - produkty Kanlux. Fot.: LuxMarket
Fot. 2. W oświetleniowych oprawach
liniowych klosz zawieszono na
spinkach, dzięki czemu ułatwiona
jest wymiana źródła światła. Fot.: KanluxFot. 2. W oświetleniowych oprawach liniowych klosz zawieszono na spinkach, dzięki czemu ułatwiona jest wymiana źródła światła. Fot.: Kanlux

Działanie diody elektroluminescencyjnej (LED) opiera się na zjawisku rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pseudopęd. Jest to tzw. przejście proste, podczas którego energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem pasmowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu. Tak można krótko opisać zasadę działania LED-ów. Półprzewodnikiem cechującym się tego rodzaju przejściami jest arsenek galu (GaAs) i między innymi dzięki tej własności głównie ten pierwiastek jest używany do produkcji źródeł promieniowania. Drugim powodem stosowania arsenku galu jest bardzo wysoki poziom sprawności kwantowej, czyli parametru określającego udział przejść rekombinacyjnych, w wyniku których generowane są fotony do ilości nośników ładunku przechodzących przez warstwę zaporową złącza p-n. Przejścia rekombinowane zachodzą w obszarze czynnym złącza.
Jako zalety technologii LED wymienia się przede wszystkim niskie zużycie energii a oszczędność wynosi od 60-90% w odniesieniu do tradycyjnych źródeł światła. Warto wspomnieć o bezpieczeństwie pożarowym, bowiem temperatura obudowy zazwyczaj nie przekracza 70°C. Istotny jest fakt, że żarówki LED nie zawierają szkodliwych związków rtęci w przeciwieństwie do kompaktowych źródeł światła i CFL. Na uwagę zasługuje trwałość źródeł światła LED wynosząca od 30 do 100 tys. godzin. Wysoka sprawność oświetlenia LED osiąga 110 lm/W, co stanowi do 20 razy większą efektywność niż w tradycyjnych żarówkach. Nie mniej ważna jest swoboda w zakresie wyboru koloru światła, bowiem diody LED produkują światło w konkretnym kolorze, zapewniając niemal każdą barwę bez konieczności stosowania filtrów czy też luminoforów.

Fot. 3. W nowoczesnych oprawach liniowych na uwagę zasługuje szybki montaż źródła
światła. Fot.: OsramFot. 3. W nowoczesnych oprawach liniowych na uwagę zasługuje szybki montaż źródła światła. Fot.: Osram

Ważny jest wyższy poziom odporności źródeł światła LED na wstrząsy i wibracje, a niska temperatura pracy takiego rodzaju oświetlenia powoduje nie tylko poprawę komfortu świetlnego, ale również zapewnia lepszą sprawność źródła światła.

Kiedy oprawa, a kiedy tylko świetlówka?

Fot. 4. Odpowiednie oprawy wybrać można
do montażu ściennego. Fot.: iTOledFot. 4. Odpowiednie oprawy wybrać można do montażu ściennego. Fot.: iTOled Fot. 5. Niektóre modele opraw sprawdzą
się zwłaszcza w nowoczesnych
pomieszczeniach. Fot.: OsramFot. 5. Niektóre modele opraw sprawdzą się zwłaszcza w nowoczesnych pomieszczeniach. Fot.: Osram Fot. 6. Na etapie wyboru odpowiedniej
oprawy należy pamiętać o skuteczności
i jednorodności oświetlenia. Fot.: KanluxFot. 6. Na etapie wyboru odpowiedniej oprawy należy pamiętać o skuteczności i jednorodności oświetlenia. Fot.: Kanlux Fot. 7. We wnętrzu ledowych opraw liniowych
uwzględnia się zasilacz. Fot.: OsramFot. 7. We wnętrzu ledowych opraw liniowych uwzględnia się zasilacz. Fot.: Osram Fot. 8. Specjalne oprawy dostępne
są z myślą o zastosowaniu w warunkach
przemysłowych. Fot.: OsramFot. 8. Specjalne oprawy dostępne są z myślą o zastosowaniu w warunkach przemysłowych. Fot.: Osram/span> Fot. 9. Montaż niektórych opraw bazuje na
systemie specjalnych linek. Fot.: OsramFot. 9. Montaż niektórych opraw bazuje na systemie specjalnych linek. Fot.: Osram

Za zastosowaniem zintegrowanej oprawy na liniowe źródło światła LED przemawiają przede wszystkim wymagania w zakresie parametrów oświetleniowych, zwłaszcza w warunkach przemysłowych. Chodzi przede wszystkim o właściwości oświetlenia w postaci strumienia świetlnego, czyli całkowitej ilości światła oraz współczynnika oddawania barw (CRI) Ra. W odniesieniu do ledowych lamp liniowych trudno mówić o jakiejkolwiek możliwości porównania parametrów w postaci mocy, temperatury barwowej czy też strumienia świetlnego. W dużej mierze wynika to z faktu, że producenci w zakresie swoich produktów w sposób dowolny kształtują temperaturę barwową, moc oraz strumień świetlny.
Uwzględnienie w systemie oświetleniowym zintegrowanej oprawy liniowych lamp LED zapewnia bezpieczną instalację elektryczną. Jak wiadomo źródła światła LED wymagają innych parametrów w zakresie zasilania. Tym sposobem montaż nowoczesnych lamp liniowych LED do tradycyjnej oprawy pociąga za sobą konieczność zmian w systemie zasilania oprawy. Lampy bazujące na technologii LED potrzebują napięcia zasilania 230 V podanego na odpowiednie piny oprawek mocujących świetlówkę. W tym zakresie do tej pory nie wypracowano konkretnego standardu. W efekcie drobna przeróbka połączeń elektrycznych w oprawie oświetleniowej jest konieczna do tego, aby układ zapłonowy lub zasilacz został zbocznikowany. Tradycyjne świetlówki emitują światło również w górną półprzestrzeń a więc konieczne jest zastosowanie układów optycznych, głównie w postaci aluminiowych odbłyśników, dla poprawy sprawności oprawy. W nowoczesnych lampach liniowych dzięki zastosowaniu diod montowanych powierzchniowo (SMD) światło jest emitowane tylko w dolną półprzestrzeń, dzięki czemu dociera ono do oświetlanej powierzchni bez pośrednictwa odbłyśnika.

Cechy ledowych opraw liniowych

Specjalne oprawy nabyć można z myślą o montażu ściennym a opcjonalnie uwzględnia się instalację bazującą na specjalnych linkach. W niektórych urządzeniach obudowa bazuje na profilach aluminiowych. Oprawy tego typu są nieodzownym elementem wyposażenia systemów oświetleniowych salonów samochodowych, a także muzeów, galerii, biur i holi. Dużym uznaniem cieszą się oprawy przeznaczone do sufitów podwieszanych montowane przy pomocy uchwytów.
W oświetleniowych oprawach liniowych klosz zawieszono na spinkach, dzięki czemu ułatwiona jest wymiana źródła światła. Większość opraw przystosowano do montażu na specjalnych zawiesiach. Podstawa i zapinki najczęściej wykonane są z tworzywa ABS, a klosz z polistyrenu (PS). Uchwyty mocujące ułatwiają montaż oprawy do podłoża za pomocą dołączonych zatrzaskowych uchwytów mocujących. Przewód jest wprowadzany przez dławik uszczelniający.
Warto wspomnieć o oprawach rastrowych z modułami awaryjnymi. Tym sposobem oprawa ma charakter dwuzadaniowy, bowiem pracuje w trybie sieciowym oraz awaryjnym, zapewniającym zasilanie ciągłe. W typowym urządzeniu przewiduje się gniazda źródeł światła zamaskowane odbłyśnikiem. Zazwyczaj oprawy są przystosowane do zawieszenia za pomocą zawiesi, a poprzeczki rastra mają kształt litery V. Standardowy odbłyśnik ma kształt paraboli, natomiast raster jest montowany na zaczepach sprężynujących.

Z myślą o przemyśle

Typowa oprawa przemysłowa cechuje się I klasą ochronności przy stopniu ochrony IP 65. Współczynnik mocy wynosi z kolei ≥ 0,85. Urządzenie może pracować, w zależności od zastosowanego źródła światła, w temperaturze mieszczącej się pomiędzy -35°C a 40°C. Korpus oprawy zazwyczaj jest wykonany z poliwęglanu stabilizowanego UV a klosz z przezroczystego poliwęglanu stabilizowanego UV. W niektórych modelach klamry zamykające wytwarza się ze stali nierdzewnej. Odbłyśnik najczęściej stanowi ocynkowaną blachę stalową malowaną proszkowo.

Montaż i konserwacja opraw

Pamiętać należy aby nie montować w oprawie źródeł światła o mocy innej niż ta, która jest podana na tabliczce znamionowej. Z kolei w oprawach z modułami awaryjnymi pakiet akumulatorów nie może być wyższy niż przewidziano. Oprócz tego zaleca się aby raz na 6 miesięcy sprawdzić działanie oprawy poprzez odłączenie napięcia sieciowego i pomiar czasu świecenia. Jeżeli zostanie stwierdzony zbyt krótki czas świecenia awaryjnego trzeba w pierwszej kolejności sprawdzić działanie obwodów elektrycznych i wymienić akumulatory. W niektórych oprawach celem testowania przewidziano specjalny przycisk, który powoduje wymuszenie pracy awaryjnej, symulując zanik napięcia. Wraz ze zwolnieniem przycisku następuje powrót do pracy normalnej. Zaleca się aby po upływie 4 lat od daty instalacji i podłączenia oprawy oświetlenia wymienić pakiet akumulatorów.
Po podłączeniu urządzenia należy sprawdzić czy zapala się odpowiednia dioda sygnalizująca obecność napięcia 230 V oraz ładowania akumulatorów. Należy pamiętać, że pełen test prawidłowej pracy oprawy awaryjnej wykonuje się po 24 godzinach ładowania pakietu akumulatorów. Test przeprowadzany jest poprzez odłączenie napięcia w obwodzie podłączenia oprawy. Wraz z zanikiem napięcia 230 V oprawa powinna przejść w tryb pracy awaryjnej. Z kolei w momencie ponownego podania napięcia 230 V oprawa będzie kontynuowała pracę jak typowa oprawa oświetleniowa.

Tradycyjne świetlówki emitują światło również w górną półprzestrzeń a więc konieczne jest zastosowanie układów optycznych, głównie w postaci aluminiowych odbłyśników, dla poprawy sprawności oprawy. W nowoczesnych lampach liniowych dzięki zastosowaniu diod montowanych powierzchniowo (SMD) światło jest emitowane tylko w dolną półprzestrzeń, dzięki czemu dociera ono do oświetlanej powierzchni bez pośrednictwa odbłyśnika.

Jak dobrze wybrać?

Od odpowiedniego wyboru oprawy zależy nie tylko skuteczność oświetlenia ale również jego jednorodność. W dużej mierze wybór właściwej oprawy zależy od wysokości pomieszczenia. W praktyce między innymi na potrzeby doboru opraw oświetleniowych przyjmuje się klasyfikację obiektów pod względem wysokości. Tym sposobem obiekty wysokie mają do 25 m, a wysokość średnich pomieszczeń mieści się pomiędzy 4 a 8 m. Obiekty niskie mają natomiast 2 - 4 m wysokości.
Na etapie wyboru oprawy nie mniej ważne jest dobranie odpowiedniej ilości źródeł światła, po to aby zapewnić określony poziom natężenia oświetlenia. Te czynniki wpływają z kolei na zużycie energii elektrycznej. Stąd też dobierając odpowiednią oprawę warto za pomocą diagramów zawartych w karcie katalogowej produktu sprawdzić w jaki sposób konstrukcja oprawy ma wpływ na natężenie oświetlenia.
Z pewnością niejeden instalator i inwestor rozważa instalowanie liniowych źródeł światła LED do tradycyjnej oprawy. Pamiętać jednak należy, że zamontowanie nowoczesnych zamienników świetlówek do opraw starego typu bazujących na odbłyśniku spowoduje biegunowy rozsył światła przy niestandardowej równomierności oświetlenia.

Źródła światła LED wymagają innych parametrów w zakresie zasilania niż świetlówki liniowe. W związku z tym montaż nowoczesnych lamp liniowych LED do tradycyjnej oprawy pociąga za sobą konieczność zmian w systemie zasilania oprawy.

Podsumowanie

Zamianę tradycyjnych świetlówek na liniowe źródła światła LED przy zachowaniu „zwyklej oprawy” warto rozważyć w domowych i nierozbudowanych systemach oświetleniowych, gdzie ilość opraw jest stosunkowo niewielka. Z kolei w instalacjach gdzie wymaga się parametrów oświetlenia, które wymagają zachowania określonych minimalnych parametrów za konieczność trzeba uznać zastosowanie nowej zintegrowanej oprawy LED.

Damian Żabicki