Google+

Przy modernizacji systemów oświetlenia drogowego w Polsce coraz chętniej wybiera się jako źródło światła LED-y oraz odpowiednie do nich oprawy. Do inwestycji w pozostałe, konwencjonalne źródła światła, zniechęcają zarówno parametry techniczno-ekonomiczne, jak i zmieniające się przepisy unijne.

Fot. 1. Nowoczesne rozwiązania diodowe stosowane w oświetleniu ulicznym i drogowym zmieniają przestrzeń miejską, zwiększając bezpieczeństwo i komfort mieszkańców. Fot.: ZUMTOBEL GROUPFot. 1. Nowoczesne rozwiązania diodowe stosowane w oświetleniu ulicznym i drogowym zmieniają przestrzeń miejską, zwiększając bezpieczeństwo i komfort mieszkańców. Fot.: ZUMTOBEL GROUP

Nowoczesne źródła światła, czyli jakie? Spełnienie wymagań przepisów i norm określających prawidłowe natężenie oświetlenia czy konieczność ograniczenia olśnień, dostosowania do warunków oraz położenia geograficznego możemy uznać za absolutne minimum. Producenci idą o krok dalej, oferując lampy wyróżniające się znakomitymi parametrami oświetleniowymi, ale także – charakteryzujące się trwałością, większą żywotnością oraz zapewniające znacznie większe możliwości w zakresie regulacji i sterowania.

Przy drodze: były lampy wyładowcze, są LED-y

Fot. 2. Lepsza widoczność jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do poprawy bezpieczeństwa na drogach. Fot.: OSRAMFot. 2. Lepsza widoczność jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do poprawy bezpieczeństwa na drogach. Fot.: OSRAM

Do oświetlenia ulic wykorzystywano przede wszystkim lampy wyładowcze: sodowe, rtęciowe i ceramiczne metalohalogenkowe, a czasami nawet świetlówki kompaktowe. Unia stopniowo wycofuje z produkcji część z nich (głównie wysokoprężne lampy sodowe, rtęciowe i niektóre metalohalogenkowe). Obecnie gros nowo wdrażanych inwestycji uwzględnia diody elektroluminescencyjne – LED.
Stosowanie świetlówek kompaktowych rodziło pewne ograniczenia związane z doborem odpowiedniej oprawy, borykano się ponadto z ograniczonym zakresem rozsyłu światła. Lampy metalohalogenkowe zapewniały już lepszą jakość strumienia światła, jednak dopiero LED-y m.in. dzięki możliwości precyzyjnego kontrolowania rozsyłu światła pozwalają na osiągnięcie optymalnych parametrów oświetleniowych. Kąt rozsyłu diod wynosi od kilku do ok. 130°, co ułatwia skierowanie strumienia światła w danym kierunku. Zarówno świetlówki kompaktowe, metalohalogenkowe, jak i LED-y korzystnie wpływają na wydolność wzrokową, emitują bowiem tzw. „białe światło” o długości fal dostosowanych do wrażliwości ludzkiego oka. Dzięki tej barwie światła wyraźniej widzimy przedmioty i obiekty na drodze mimo niższego natężenia oświetlenia. LED-y charakteryzują się ponadto wysokim współczynnikiem oddawania barw – powyżej Ra 70 (w przypadku lamp sodowych rzadko przekracza Ra 20) – dzięki czemu kierowca jest w stanie dostrzec pieszego lub obiekt znajdujący się na drodze z większej odległości.
Poza tym diody LED wyróżniają się na tle pozostałych źródeł światła trwałością. W praktyce mogą świecić od 50 do 100 tys. godzin. Oprócz tego należy zwrócić uwagę na ich wytrzymałość mechaniczną: są odporne na uderzenia, drgania, wstrząsy, wibracje, a poza tym – na wysokie i niskie temperatury (dzięki szczelnej, zwartej konstrukcji oraz odpornym na skrajne temperatury materiałom).

Fot. 3. Decyzja o modernizacji oświetlenia drogowego może wynikać ze złego stanu istniejącej instalacji oświetleniowej bądź wycofywania z rynku przestarzałych źródeł światła. Fot.: ZUMTOBEL GROUPFot. 3. Decyzja o modernizacji oświetlenia drogowego może wynikać ze złego stanu istniejącej instalacji oświetleniowej bądź wycofywania z rynku przestarzałych źródeł światła. Fot.: ZUMTOBEL GROUP

Wymień na LED-y

Podczas modernizacji systemu oświetlenia drogowego kluczowa jest kwestia kosztów – na szczęście inwestorzy coraz większą wagę przykładają do kosztów eksploatacyjnych, dzięki którym akceptują nawet większe wstępne nakłady finansowe. Skuteczność nowoczesnych, LED-owych źródła światła przekracza 100 lm/W, dzięki czemu możliwe jest zaplanowanie słupów w większej odległości od siebie (przekłada się to na obniżenie zużycia energii o ok. 40% w porównaniu do technologii konwencjonalnej). Oszczędności wynikają również z zastosowania stateczników elektronicznych dających możliwość redukcji mocy, automatycznego sterowania, ściemniania itd. Przykłady? Coraz więcej gmin decyduje się na modernizację tradycyjnych źródeł światła za pomocą LED-ów. Na terenie gminy Andrychów 2600 energochłonnych opraw z sodowymi źródłami światła o mocy od 50 do 250 W i ze statecznikami magnetycznymi zastąpiono oprawami ze światłami LED o skuteczności 125 lm/W, co pozwoliło na zmniejszenie o 50% mocy poszczególnych punktów świetlnych; dodatkowo zastosowano system umożliwiający sterowanie i monitoring systemu (Thorn – Zumtobel Group).

Fot. 4. Zdalny dostęp do każdej zainstalowanej oprawy oświetleniowej wyznacza nowy standard oświetlenia ulicznego Fot.: LUGFot. 4. Zdalny dostęp do każdej zainstalowanej oprawy oświetleniowej wyznacza nowy standard oświetlenia ulicznego Fot.: LUG

Może energia odnawialna?

Interesującym wariantem dla zainteresowanych technologią LED-ową mogą być lampy solarne i hybrydowe, czyli opierające swoje działanie na energii odnawialnej: ze słońca i/lub wiatru. Kompletne systemy składają się z panelu fotowoltaicznego, źródła światła LED, kontrolera oraz akumulatora, nie potrzebują więc zasilania z sieci. Szacuje się, że w okresie 8 lat oszczędności wynikające z uniezależnienia od zewnętrznych źródeł energii wynoszą 80% kosztów tradycyjnego oświetlenia. Pozostałe 20% to koszty napraw i konserwacji.

EKSPERT Fachowego Elektryka
LED-y zasilane słońcem

mgr inż. Paweł Bracha, specjalista ds. technicznych, BrasiTmgr inż. Paweł Bracha
specjalista ds. technicznych, BrasiT

Uliczne lampy solarne i hybrydowe zasilane energią słoneczną i wiatrową stanowią doskonałą alternatywę dla klasycznego oświetlenia ulicznego, zwłaszcza w miejscach odległych od infrastruktury, dla których nieopłacalne jest doprowadzenie energii elektrycznej. Każda lampa jest autonomiczna, gotowa do działania natychmiast po zainstalowaniu. Instalacja tego typu lamp jest szybka i łatwa, nie wymaga skomplikowanej dokumentacji projektowej ani konsultacji z lokalnym zakładem energetycznym.
Lampy działają bez zasilania sieciowego. Całkowicie opierają się na energii słonecznej oraz wiatrowej, które są nieograniczone, bezpieczne i przyjazne dla środowiska. W ciągu dnia, kiedy jest słońce, panel fotowoltaiczny konwertuje energię słoneczną na energię elektryczną i przechowuje ją w akumulatorze. Przy braku słońca lampa wspomaga się turbiną wiatrową – wykorzystuje energię wiatru i również jak w przypadku słońca konwertuje ją na energię elektryczną. W nocy lub w czasie pochmurnych i deszczowych dni kontroler za pomocą czujników może obliczać jasność światła dziennego i automatycznie włącza światło z odpowiednim natężeniem.
Nowoczesne autonomiczne lampy montowane są na całym świecie. Jest to rodzaj innowacyjnych i energooszczędnych produktów oświetleniowych, które wykorzystują diody LED o wysokiej mocy. Wytwarzane światło nie zawiera promieni ultrafioletowych, podczerwonych, ciepła czy promieniowania. Jest to rodzaj „zielonego”, przyjaznego dla środowiska, przynoszącego oszczędność energii źródła światła.

Fot. 5. Coraz chętniej inwestujemy w systemy oświetleniowe bazujące na odnawialnych źródłach energii. Fot.: BRASITFot. 5. Coraz chętniej inwestujemy w systemy oświetleniowe bazujące na odnawialnych źródłach energii. Fot.: BRASIT

Nowoczesne sterowanie

Fot. 6. Diody LED zapewniają wysokiej jakości
światło białe, oddające kolory w najbardziej naturalny sposób. Fot.: OSRAMFot. 6. Diody LED zapewniają wysokiej jakości światło białe, oddające kolory w najbardziej naturalny sposób. Fot.: OSRAM Fot. 7. Decyzja o modernizacji oświetlenia drogowego może wynikać ze złego stanu istniejącej instalacji oświetleniowej bądź wycofywania z rynku przestarzałych źródeł światła. Fot.: ZUMTOBEL GROUPFot. 7. Decyzja o modernizacji oświetlenia drogowego może wynikać ze złego stanu istniejącej instalacji oświetleniowej bądź wycofywania z rynku przestarzałych źródeł światła. Fot.: ZUMTOBEL GROUP

Jesteśmy świadkami rewolucji LED-owej – to oczywiste. Poza tym obserwujemy dynamiczny rozwój w dziedzinie sterowania systemami oświetlenia ulicznego. Ogromną rolę w przypadku oświetlenia drogowego oprócz samych źródeł światła odgrywają oprawy oświetleniowe, które pozwalają na realizowanie zaawansowanych funkcji. Dzięki nim instalacje oświetleniowe to coraz częściej systemy inteligentne: zastosowane rozwiązania pozwalają na „komunikowanie” się opraw pomiędzy sobą, przesył danych do centrali oraz ich interpretację, co w dalszej perspektywie przekłada się na ograniczenie zużycia energii. Sterowanie grupą opraw może odbywać się bezprzewodowo lub przewodowo za pomocą sieci zasilającej, linii sterującej lub sygnału radiowego (sterownik może być umieszczony w rozdzielnicy lub oprawie głównej).
Za przykład może służyć jedna z realizacji w gminie Mieścisko w północno-zachodniej Polsce (Enea Oświetlenie). Inteligentna instalacja została wykonana na niespełna kilometrowym odcinku ścieżki pieszo-rowerowej. Zastosowano w niej lampy wyposażone w tzw. autonomiczny system inteligentnego sterowania oświetleniem – świecą one z pełną mocą jedynie wtedy, gdy na ścieżce pojawi się rowerzysta lub przechodzień. Ścieżkę podzielono na 16 punktów węzłowych, w których lampy wyposażone są w czujniki ruchu. Dzięki temu źródła światła zużywają o 40% mniej energii, niż w standardowych systemach.
Nowoczesne oprawy pozwalają na podłączenie do zaawansowanego systemu zdalnego zarządzania umożliwiającego zaprogramowanie scenariuszy działania opraw. Możemy dostosować natężenie światła do warunków atmosferycznych panujących danego dnia, uzależnić je od pory roku, czy też zmniejszyć przy najmniej uczęszczanych odcinkach. Co więcej, modyfikacja nastaw może być realizowana z dowolnego urządzenia mobilnego, jak tablet czy smartfon. Jednocześnie system pozwala na przygotowywanie raportów z pracy, analizę danych oraz sygnalizowanie jakichkolwiek błędów w funkcjonowaniu.

Rozwiązania także dla lamp starszego typu

Fot. 8. Wykorzystanie w systemie oświetlenia drogi energii ze słońca czy wiatru oznacza obniżenie kosztów eksploatacyjnych o 80%. Fot.: BRASITFot. 8. Wykorzystanie w systemie oświetlenia drogi energii ze słońca czy wiatru oznacza obniżenie kosztów eksploatacyjnych o 80%. Fot.: BRASIT

Oczywiście, LED-owe źródła światła to najbardziej rozwijana gałąź branży oświetlenia ulicznego. Mimo iż zmieniające przepisy dyrektywy Unii Europejskiej przekonują nas o konieczności inwestycji w możliwie najbardziej energooszczędne i ekologiczne źródła światła, lampy starszego typu również nadal są stosowane. Jeśli priorytetem są jak najniższe koszty inwestycyjne, zamiast wymieniać całą instalację na LED-ową, można sięgnąć po specjalne rozwiązania dla lamp metalohalogenkowych czy wysokoprężnych sodowych – np. asymetryczne projektory o kompaktowej budowie, umożliwiające ograniczenie olśnienia oraz precyzyjne ukierunkowanie strumienia światła.

Kontrola nad oświetleniem drogowym Należy zastosować jedną lub kilka z poniższych form sterowania oświetleniem:

  • Fotokomórki i przełączniki czasowe
  • Indywidualne ściemnianie opraw (od 2 do kilku poziomów), odpowiednio do potrzeb użytkownika i profilu instalacji
  • Sterowanie grupą opraw za pomocą sieci zasilającej lub linii sterującej
  • Systemy zdalnego centralnego sterowania umożliwiające sterowanie poszczególnymi oprawami i ich monitorowanie – za pomocą linii zasilającej lub sygnałem radiowym

Źródło: Zumtobel Group

EKSPERT Fachowego Elektryka
Modernizacja: czy wystarczy wymiana źródła światła?

mgr inż. Krzysztof Sokołowski, Zumtobel Groupmgr inż. Krzysztof Sokołowski
specjalista ds. technicznych, Zumtobel Group

Głównym powodem, dla którego wymiana samego źródła wyładowczego na zamiennik LED-owy nie jest prawidłowym rozwiązaniem, jest fakt, iż w zamiennikach (źródłach „retrofit”) diody LED rozmieszczone są na bardzo małej powierzchni, przez co ciepło nie jest odprowadzane w optymalny sposób. Wymianę ciepła z otoczeniem dodatkowo pogarsza szczelne zamknięcie oprawy kloszem. Przekłada się to na niską trwałość zamiennika LED i możliwość awarii z powodu przegrzania.
Kolejną kwestią jest zmiana rozsyłu strumienia świetlnego, który w oprawach konwencjonalnych kreowany jest przez odbłyśnik. Zamiana konwencjonalnego źródła światła na zamiennik LED o dużo większej powierzchni świecącej, całkowicie zmienia bryłę fotometryczną oprawy i pogarsza jej sprawność optyczną.
Korzystniejszym rozwiązaniem od wymiany samego źródła światła jest wymiana kompletnej oprawy oświetleniowej na oprawę LED, która jest od podstaw skonstruowana pod kątem zapewnienia optymalnych warunków pracy dla diod LED oraz dzięki zoptymalizowanemu układowi soczewek zapewnia uzyskanie precyzyjnego rozsyłu strumienia świetlnego odpowiedniego do konkretnych zastosowań ulicznych.

EKSPERT Fachowego Elektryka
Nowoczesne oświetlenie uliczne LED a temperatura otoczenia

Marcin Bocheński, ekspert firmy OSRAMMarcin Bocheński
ekspert firmy OSRAM

Nowoczesne oświetlenie drogowe, w szczególności diodowe, jest dostosowane do temperatur panujących na całej kuli ziemskiej i sprawdzi się zarówno przy wysokiej, jak i niskiej temperaturze. Relatywnie niska temperatura otoczenia sprzyja oprawom diodowym – jest to wniosek, którego nie można by było wysnuć przy starych technologiach. To szczególnie istotne, bo średnie temperatury w nocy są zawsze i wszędzie niższe niż w dzień. W takim kraju jak Polska średnia roczna temperatura w nocy to ok. +10°C, a w najcieplejszych krajach świata ok. +25°C. Z punktu widzenia trwałości zewnętrznych opraw diodowych jest to kluczowa informacja, bo większość parametrów dla tych produktów to dane laboratoryjne właśnie dla +25°C.
Zakres pracy dla zewnętrznych opraw diodowych najczęściej jest ograniczony od dołu parametrami zasilacza i wynosi około -30, -35°C. Są to temperatury, które, poza nielicznymi miejscami na Ziemi, występują bardzo rzadko. Z kolei górna granica zastosowania zewnętrznych opraw LED jest uwarunkowana gospodarką cieplną samych diod i wynosi +40 – +50°C.
Trwałość użytkowa profesjonalnych opraw drogowych LED przy temperaturze otoczenia +25°C szacuje się na ok. 100 tys. godzin.

Iwona Bortniczuk
Na podstawie:
Zumtobel Group, LUG Light Factory, Enea Oświetlenie, BrasiT, FreeVoltTM
Konsultacja merytoryczna:
Radosław Fabisiak, Zumtobel Group