Choć w wielu obiektach przemysłowych, takich jak hale produkcyjne czy składy materiałów lub części i podzespołów, nadal można spotkać typowe świetlówki starej generacji, w większości obiektów tego rodzaju dominuje już oświetlenie oparte na diodach LED i złożone z opraw liniowych, które swój ogromny sukces odniesiony w wielkopowierzchniowych supermarketach lub mniejszych dyskontach, przenoszą obecnie do przemysłu.

Fot. 1. Oprawy VERSO LED-HO VDN do stosowania w ciągach komunikacyjnych mogą oferować
wąski, eliptyczny i szeroki rozsył Fot. 1. Oprawy VERSO LED-HO VDN do stosowania w ciągach komunikacyjnych mogą oferować wąski, eliptyczny i szeroki rozsył; Fot.: ES-SYSTEM

Nie da się ukryć, iż obiekty przemysłowe oferują znacznie trudniejsze warunki pracy dla opraw LED, niż obiekty handlowe, lecz czołowi producenci oświetlenia poradzili sobie ze wszystkimi ograniczeniami i dziś to źródło światła jest absolutną podstawą w każdej nowej hali produkcyjnej, składzie lub magazynie.

Efektywność energetyczna i technologia LED

Poprawa efektywności energetycznej w przemyśle to cel osiągany m.in. poprzez działania podejmowane na polu oświetlenia, które potrafi konsumować spory procent ogółu zużywanej energii elektrycznej. W Polsce od 2016 roku obowiązują zapisy Ustawy o Efektywności Energetycznej, która określa pięć szeroko pojętych środków poprawy efektywności energetycznej. Dokładnie w te punkty wpisuje się idea przechodzenia obiektów przemysłowych na nowoczesne oświetlenie energooszczędne, oparte o wysokowydajne diody LED i poprawiające stosunek wielkości efektu użytkowego w danym obiekcie przemysłowym (przy standardowej eksploatacji), do ilości energii zużywanej przez ten obiekt. Dlatego producenci oświetlenia dla obiektów przemysłowych proponują dziś niemal wyłącznie rozwiązania oparte na diodach LED, zaś inwestorzy poszukują w znakomitej większości opraw liniowych w wersjach natynkowych, podtynkowych czy zwieszanych, opartych o diody LED lub wymienne świetlówki konstruowane na bazie diod LED. Ta oferta producentów i te oczekiwania przemysłu spotykają się ze sobą, ale wbrew pozorom nie jest jednak tak, że jedyną motywacją zakładów produkcyjnych stało się poszukiwanie sposobów na obniżenie kosztów działalności. Owszem, to najważniejszy powód, jednak coraz mocniej – obok energooszczędności - liczą się argumenty wynikające z parametrów światła generowanego przez oprawy LED oraz technicznych parametrów użytkowych opraw LED. Do tego dochodzi jeszcze jeden, coraz istotniejszy powód: możliwość przygotowania opraw LED do pracy w systemach sterowania, takich jak Dali, Live Link czy KNX, co znowu wpisuje się w ideę poprawienia efektywności energetycznej obiektu przemysłowego.

Fot. 2. Oprawa Smart-Line przeznaczona jest do łączenia w linie świetlne. Sprawdza się
w dużych obiektach Fot. 2. Oprawa Smart-Line przeznaczona jest do łączenia w linie świetlne. Sprawdza się w dużych obiektach; Fot.: MILOO-ELECTRONICS

Oświetlenie liniowe – co to jest i dlaczego pasuje do przemysłu

Oprawy typu liniowego pierwotnie powstały z myślą o długich ciągach komunikacyjnych (korytarze biurowe itp.), lecz bardzo szybko okazało się, że zamontowanie ich lub zwieszenie w odpowiedniej konfiguracji wewnątrz wielkopowierzchniowych obiektów, daje bardzo równomierne i zdrowe oświetlenie. Dlatego oprawy liniowe błyskawicznie trafiły do dużych supermarketów bądź ich mniejszych odpowiedników w postaci dyskontów, by następnie zawitać do magazynów, hal produkcyjnych, montowni oraz wszelkich innych tego typu obiektów, które nie tylko maja dużą powierzchnię, ale też wysokość. Pierwotnie oświetlenie to, o kształcie podłużnym i przypominającym pasek lub linię (stąd nazwa), oparte było na klasycznych świetlówkach gazowych, dziś natomiast oprawy liniowe bazują na wysokowydajnych diodach LED.
To, jakie są nowoczesne oprawy liniowe, wynika nie tylko z cech przynależnych ich źródłom światła, czyli diodom, ale też z przepisów prawa, które w kontekście oświetlenia hal produkcyjnych i magazynów zawarte są w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz do dwóch norm: PN-EN 12665:2011, o nazwie „Światło i oświetlenie – Podstawowe terminy oraz kryteria określania wymagań dotyczących oświetlenia” i PN-EN 12464-1:2012, o nazwie „Światło i oświetlenie – Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach”. Najnowsze generacje LEDowych opraw dedykowanych obiektom przemysłowym z naddatkiem spełniają wymagania wyżej wspomnianych norm i doskonale pasują do zakładów przemysłowych i magazynów, w których warunki bywają ekstremalne. Producenci oferują poprzez te wyroby nie tylko wysoką skuteczność świetlną – z reguły w zakresie od 110 do 150 lm / W – ale też równomierny rozsył światła bez efektu olśnienia, co osiągane jest m.in. dzięki stosowaniu rozwiązań rastrowych (odpowiedni współczynnik UGR). Ze względu na dużą wysokość montażu, np. w magazynach wysokiego składowania o wysokości 20 metrów, przemysłowe oprawy liniowe muszą nieraz emitować strumień światła o sile nawet 8000 lumenów przy skuteczności 150 lm / W, co z reguły zwiększa ich pobór mocy do np. 50 Wat, ale jednocześnie nadal może nie gwarantować właściwego doświetlenia powierzchni hali. Rozwiązaniem w takich sytuacjach są systemy soczewek skupiających zbyt mocno rozproszone światło i kierujących je dokładnie pomiędzy regały, czyli tam, gdzie faktycznie jest ono potrzebne.
Ważną cechą przemysłowych opraw liniowych jest ich wysoka szczelność i udaroodporność. Standardem są oprawy o współczynniku IP równym 65 lub 66 oraz współczynniku IK wynoszącym 08, sprawdzające się w chłodniach bądź magazynach spożywczych, czyli miejscach o wysokiej wilgotności powietrza, w których pojawia się też ryzyko zalania opraw cieczami. W gruncie rzeczy oprawy przemysłowe, dzięki zdolności do pracy w temperaturach od -30ºC do +70ºC, nadają się do wszelkich branży przemysłowych. Wynika to m.in. z ich parametrów materiałowo-konstrukcyjnych, stąd oprócz poliwęglanowych, oczywistością stały się dziś oprawy z obudowami z odlewanego aluminium czy stali kwasoodpornej, nadającej się do przemysłu spożywczego i chemicznego. Podobnie jest z kloszami – wykonuje się je z materiałów odpornych na temperatury sięgające nawet 70ºC. Żywotność diod LED, pracujących w przemysłowych oprawach liniowych, to kolejny atrybut, który sprawia że oprawy te idealnie nadają się do hal przemysłowych. Dziś sięga ona nieraz 200 000 godzin, przy czym mowa tu o nierzadkiej pracy non-stop.
Liniowe oprawy dla przemysłu dzięki technice LED oferują wybór różnych temperatur barwowych, lecz zdecydowanie optymalnym rozwiązaniem jest temperatura na poziomie około 4000 K, która sprzyja uzyskaniu współczynnika odzwierciedlenia barw CRI na poziomie równym lub większym od 85 (wg. normy minimum to 80). W niektórych branżach przemysłu odwzorowanie barw ma kluczowe znaczenie, dlatego na ten parametr producenci zwracają coraz większą uwagę, oferując oprawy liniowe gwarantujące CRI na poziomie 90-95.
Oprawy liniowe świetnie sprawdzają się w przemyśle również dzięki temu, że cechuje je minimalna emisja ciepła, znikoma emisja CO2 oraz zdolność do osiągania pełnej mocy od razu po włączeniu. Nie zawierają ponadto rtęci lub innych szkodliwych substancji, zaś wszystkie ich komponenty są albo zdatne do powtórnego wykorzystania (recykling), albo biodegradowalne, co jest istotne dla niektórych zakładów przemysłowych w kontekście certyfikacji na polu ekologii.
Ważnym atrybutem niektórych opraw liniowych jest możliwość łączenia ich ze sobą szeregowo w tzw. linie świetlne. Oprawy takie łączy się ze sobą zatrzaskowo lub skręca w jeden długi ciąg diod LED – powstaje w ten sposób swego rodzaju multi-oprawa, która oświetla strumieniem nieprzerwanego światła na przykład podajnik taśmowy przy którym pracują osoby montujące elektronikę.

Fot. 3. Dopasowanie wysokości montażu opraw do możliwości rozsyłu światła gwarantuje
równomierne oświetlenie powierzchni hali Fot. 3. Dopasowanie wysokości montażu opraw do możliwości rozsyłu światła gwarantuje równomierne oświetlenie powierzchni hali; Fot.: LENA LIGHTING

Rodzaje lamp liniowych dla przemysłowych obiektów

Najistotniejsza klasyfikacja liniowych opraw LED – również tych dla przemysłu – opiera się na sposobie zamocowania tych opraw. Patrząc z tak przyjętego punktu widzenia rozróżnia się trzy główne typy lamp: natynkowe, podtynkowe oraz zwieszane. Ten podział można spotkać na praktycznie każdej stronie internetowej niemal każdego producenta oświetlenia liniowego dla przemysłu. Nazwy te mówią same za siebie i nie wymagają dłuższego wyjaśnienia.
Innym podziałem jest klasyfikacja ze względu na wysokość montażu opraw nad poziomem podłogi w hali, a co za tym idzie jednocześnie ze względu na rozsył światła. To kryteria istotne dla inwestorów przemysłowych, którzy muszą dobrać oprawy odpowiednie do specyfiki miejsca w którym przyjdzie im pracować. Przeglądając oferty producentów z reguły spotykają się z oprawami dzielonymi według trzech wysokości mocowania: do około 6 metrów, od 6 do około 12 metrów i od 12 do nawet 20 metrów nad poziomem posadzki, a czasem i więcej. W każdej z tych trzech kategorii można znaleźć różne warianty rozsyłu światła – od dość szerokiego, po mocno skupiony poprzez użycie specjalnych soczewek. Tak właśnie się dzieje w przypadku wspomnianych wcześniej opraw dla magazynów wysokiego składowania, w których to lampa montowana bywa nawet na wysokości 25 metrów i musi skutecznie oświetlać wąskie korytarze między regałami.
Bardzo pomocnym kryterium podziału opraw liniowych dedykowanych do hal produkcyjnych i ogólnie rozumianego przemysłu, jest specyfika branży, do której dana oprawa jest przez producenta dedykowana. Inaczej konstruowane są oprawy przeznaczone do pracy w warunkach wysokiej wilgotności z obecnością agresywnych gazów lub cieczy (zakłady chemiczne itp.), inaczej lampy adresowane do chłodnych magazynów lub hal w których procesy produkcyjne wymagają temperatur dużo poniżej 0º, a jeszcze inaczej te, które narażone są na wysoką temperaturę rzędu 50º lub więcej. Bardzo często katalogi producentów opisują przemysłowe oprawy liniowe w sposób dosłowny, np. poprzez zgrupowanie ich w kilku kategoriach utworzonych w oparciu o branże takie, jak choćby przemysł spożywczy, przemysł chemiczny, chłodnie, laboratoria itp. Takie hasłowe posegregowanie opraw niezwykle ułatwia inwestorom dobór właściwego produktu.
Ważnym podziałem opraw dla przemysłu jest też przypisanie ich albo do typowych lamp ON/OFF, albo tych przeznaczonych do automatyki, czyli sygnowanych symbolami DALI, LiveLink lub KNX. W tej drugiej grupie mieszczą się również oprawy wyposażone we własne czujniki ruchu oraz czujniki natężenia światła, które są w stanie zaoferować najprostszą automatykę. Jeśli inwestor planuje tworzenie jakichkolwiek systemów automatyki oświetleniowej, musi bacznie zwracać na to uwagę, gdyż oprawy ON/OFF będą dla niego w zasadzie bezużyteczne.

Fot. 4. Lampa Industry Led Evo dzięki soczewkom liniowym
dostępna jest m.in. w rozsyłach 90°, 60°, 45°, 20°
oraz asymetrycznym Fot. 4. Lampa Industry Led Evo dzięki soczewkom liniowym dostępna jest m.in. w rozsyłach 90°, 60°, 45°, 20° oraz asymetrycznym; Fot.: LENA LIGHTING Fot. 5. Industria 3 to liniowy raster paraboliczny ograniczający
poziom olśnienia. Pracuje w temperaturach od -40°C
do +50°C Fot. 5. Industria 3 to liniowy raster paraboliczny ograniczający poziom olśnienia. Pracuje w temperaturach od -40°C do +50°C; Fot.: ES-SYSTEM Fot. 6. ARES to oprawa LED do oświetlania miejsc, w których
panują trudne warunki chemiczne Fot. 6. ARES to oprawa LED do oświetlania miejsc, w których panują trudne warunki chemiczne; Fot.: MILOO-ELECTRONICS Fot. 7. Oprawa Tytal LED jest pyło- i wodoszczelna. Świetnie
sprawdza się w miejscach zimnych, takich jak chłodnie Fot. 7. Oprawa Tytal LED jest pyło- i wodoszczelna. Świetnie sprawdza się w miejscach zimnych, takich jak chłodnie; Fot.: LENA LIGHTING

Przemysłowe oprawy liniowe LED i automatyka

Sterowanie oświetleniem LED i zautomatyzowanie jego zachowania to droga do dodatkowych oszczędności. W najprostszych systemach automatyzacja opiera się na czujnikach o różnych możliwościach i zróżnicowanym przeznaczeniu, z czujnikami ruchu, obecności i natężenia światła na czele, gdzie ich rola sprowadza się generalnie do wykrycia osób przemieszczających się lub przebywających w określonej strefie. Dla czujników ruchu polega to na detekcji osoby poruszającej się w danym ciągu komunikacyjnym lub wchodzącej do określonego pomieszczenia i załączeniu oświetlenia właśnie w momencie gdy jest ono potrzebne. Następnie pałeczkę przejmują czujniki obecności, których zadaniem jest podtrzymać oświetlenie przez cały czas obecności pracownika w danym pomieszczeniu lub strefie, nawet gdy stojąc nieruchomo wykonuje bardzo nikłe ruchy, niewykrywalne dla standardowego czujnika ruchu. Oba rodzaje czujników decydują następnie o wyłączeniu oświetlenia, gdy w pomieszczeniu lub strefie nikogo już nie ma. Dzięki tym czujnikom łatwo jest więc stworzyć system podążania światła za pracownikiem, tak by kolejne strefy były oświetlane w miarę przemieszczania się wykrytej osoby.
W powyższy sposób działa najprostsza automatyka oświetleniowa, która z reguły sprawdza się doskonale w niewielkich halach lub ciągach komunikacyjnych i pozwala osiągnąć odczuwalne korzyści i oszczędności bez inwestowania w złożone rozwiązania. Coraz powszechniej jednak stosuje się systemy całościowego i inteligentnego sterowania oświetleniem, takie jak DALI i KNX, które automatykę i efektywność energetyczną na polu oświetlenia podnoszą na najwyższy poziom. Nie są tanią inwestycją, lecz korzyści z nich płynące przewyższają wszystko to, co oferuje prosta automatyka opisana powyżej.
DALI to standard interfejsu dla elektronicznych układów zasilających, z możliwością regulacji strumienia świetlnego typu open-source, za którego pomocą można kontrolować indywidualnie do 64 elektronicznych układów zasilających przy pomocy dwużyłowej linii sterującej, która jest niezależna od linii zasilającej. Możliwości DALI są bardzo duże, gdyż jest on uniwersalnym interfejsem dla wszystkich składników: sterowników oświetleniowych, czujników ruchu i obecności, cyfrowych ściemniaczy, układów zasilających i samych opraw. W tym systemie grupy opraw oświetleniowych nie muszą być przypisywane na etapie projektowania – można je później ustawić przy pomocy sterownika. Do włączania oświetlenia nie używa się przekaźników – odbywa się to wyłącznie poprzez linię sterującą. Ważną cechą systemu DALI jest zgłaszanie przez uszkodzone oprawy swego aktualnego statusu do sterownika, który następnie prezentuje stosowny raport – jest to bardzo przydatne w przypadku dużych projektów. Producenci oświetlenia często oferują własne systemy oparte na DALI, lecz sygnowane odmiennymi, autorskimi nazwami. Niezależnie jednak od nazewnictwa, wszystkie pozwalają na kontrolę oświetlenia w pojedynczych pomieszczeniach, strefach czy halach, jak też na całych poziomach lub piętrach. Praktycznie wszystkie zapewniają sterowanie z poziomu kontrolera naściennego, tabletu i smartfona, czy też komputera podłączonego do lokalnej sieci WiFi. Instalacje oparte na DALI dają niespotykaną elastyczność, pozwalają oprzeć się na czujnikach, które załączają światło przy zbyt małej luminacji w strefie i zawsze wtedy, gdy zostaną tam wykryte osoby, ale też dają możliwość zdalnego sterowania światłem bez oglądania się na czujniki. Co więcej – pozwalają ustawiać cykliczne i powtarzalne harmonogramy zachowania oświetlenia w danym pomieszczeniu lub w grupie pomieszczeń. Systemy oparte na protokole DALI łatwo też integrują się z istniejącymi systemami całościowej automatyki budynków i pomieszczeń i dotyczy to również współpracy z systemem KNX. Taką współpracę umożliwiają konwertery DALI-KNX, które pozwalają na wymianę informacji między obydwoma sieciami i są łatwe w konfiguracji.
DALI warto łączyć z systemem KNX, gdyż pozwala to na ogromne oszczędności, dzięki powiązaniu funkcji oświetleniowych z systemami kontroli okien (czujniki w klamkach), rolet czy systemami wentylacyjnymi. Właśnie ze względu na swoją kompleksowość, system KNX najczęściej kojarzony jest z ideą sterowania całym budynkiem, nie zaś tylko oświetleniem, gdyż w gruncie rzeczy stanowi integrację wszystkich funkcji zarządzania obiektem. Ten europejski system oparty jest na obwodach sterujących 24 V, poprowadzonych całkowicie oddzielnie od obwodów zasilających. Wszystkie informacje dla realizacji funkcji sterowniczych, pomiarowych, kontrolnych i regulacyjnych – kierowane do każdego odbiornika – przekazywane są w trybie szeregowej transmisji symetrycznej za pomocą jednego przewodu magistralnego, który dosłownie oplata cały budynek. Przy każdym odbiorniku znajduje się element magistralny z mikroprocesorem i właściwym rodzajem pamięci, dla którego główna magistrala jest źródłem informacji oraz oczywiście zasilania. W gruncie rzeczy KNX tworzy zdecentralizowany system automatyki budynku z rozproszoną inteligencją, multitaskingiem i relacjami peer to peer pomiędzy poszczególnymi elementami systemu, co oznacza, że pojedyncza wiadomość może powodować działanie dziesiątek wręcz urządzeń podłączonych do systemu KNX. Jak wynika z powyższego, KNX to system, w którym oświetlenie to jeden z elementów całej układanki, na którą składają się również wentylacja, klimatyzacja, instalacja alarmowa, ogrzewanie, sterowanie roletami i oknami itp. Warto zauważyć, że liczba producentów oferujących wyroby gotowe do włączenia ich w strukturę KNX rośnie na świecie w tempie zawrotnym. Wśród nich są oczywiście krajowi i zagraniczni producenci opraw liniowych dla przemysłu – ci najlepsi już od kilku lat oferują swoje produkty w wersjach zwykłych i w wersjach przygotowanych zarówno dla systemu DALI, jak i KNX.

Podsumowanie

Możliwości doboru oprawy liniowej do obiektu przemysłowego są dziś ogromne. Wiodący producenci oferują nie tylko bardzo dużo modeli opraw, ale w obrębie każdego z nich inwestor może wybierać pomiędzy mnogością wersji o różnych mocach, rozsyłach światła, kloszach czy temperaturach barwowych. Sprawia to, że liczba kombinacji jest wręcz imponująca, ale zarazem pozwala na absolutnie precyzyjny i najwłaściwszy dobór oprawy do specyficznych wymagań danego obiektu. Wymaga to oczywiście zagłębienia się w tematykę i przyswojenia pewnej porcji wiedzy, lecz wysiłek daje później wymierne korzyści.

Łukasz Lewczuk

Na podstawie materiałów publikowanych m.in. przez:
Steinel Vertrieb GmbH,
LŁ Sp. z o.o. sp.k.,
Finder Polska Sp. z o.o.,
Novaled ILL Sp. z o.o.,
Philips Lighting Poland,
Osram Lighting Sp. z o.o.,
Es-System S.A.,
Miloo electronics Sp. z o.o.,
Lena Lighting S.A.,
oraz Zespół Certyfikowanych Centrów Szkoleniowych KNX.