menu
ikonalogo

Účinnosti světelných zdrojů

Účinnosti světelných zdrojů

Procházíte složku:
vše (108)
novější (52) | starší (55)
Složka: články
Datum:
Autor:
Zobrazeno: 14018×
Nálepky: profi účinnost měrný výkon ztráty energie

Mezi světelnými techniky a energetickými specialisty existuje rozdíl v uvádění účinností světelných zdrojů. Rozdíl je způsoben tím, že energetičtí specialisté potřebují určit především vlastní tepelné zisky a světelné techniky zajímá hlavně to, kolik opravdu využitelného světla získají.

Účinnost

Účinnost (angl. efficiency) je definována jako poměr mezi využitelnou energií a dodávanou energií. V případě světelných zdrojů je vyráběna světelná energie (elektromagnetické záření ve viditelné části spektra), tedy zářivý tok od fialové až po červenou (v intervalu vlnových délek 380 až 770 nm). Takto definovaná účinnost odliší energii viditelného světla a zbývající energii. Můžeme ji nazývat pouze „účinnost“ či pro odlišení „energetická účinnost“, neboť je využívána energetickými specialisty pro určení tepelných zisků. Účinnost přeměny elektrické energie na viditelné elektromagnetické záření se v katalozích výrobců světelných zdrojů neudává. V některých případech ale výrobci udávají tzv. energetickou bilanci světelného zdroje (energy balance), z které lze zjistit jednotlivé ztráty. Několik příkladů je v článku níže.

Pro určení tepelných zisků je nutné připočítat i případný předřadník světelného zdroje, ovládací elektroniku a samotné světlo, které je také energií. Pro jednoduché celkové zhodnocení tepelných zisků lze brát v úvahu celý příkon svítidla, neboť pouze menší část světla unikne z uvedené oblasti pryč (oknem). Pro přesnější určení tepelných zisků v konkrétním místě je ale vhodné znát i přesnou energetickou bilanci světelného zdroje, protože část tepla se šíří konvekcí a kondukcí a část rychlejším sáláním (infračerveným zářením).

Světelná účinnost a měrný výkon

Člověkem skutečně využitelné světlo nicméně není vše ve viditelné oblasti záření (vlnové délky 380 až 770 nm) – člověk vnímá jednotlivé barvy s odlišnou citlivostí. Při respektování těchto odlišností můžeme definovat skutečné využitelné světlo, které se označuje světelný tok (jednotkou je lumen). V katalozích výrobců udávaná účinnost světelných zdrojů se vztahuje ke světelnému toku, tedy skutečně člověkem využitelnému světlu. V praxi se tato účinnost nazývá měrný výkon (v angl. efficacy) a udává, kolik energie elektrické je potřeba na přeměnu na světelnou (jednotkou je lm/W). Maximum účinnosti jednobarevného záření bylo změřeno a činí 683 lm/W pro světle brčálově zelenou (555 nm, vypadá asi takto: ) a vůči tomuto maximu lze i ostatní světelné zdroje porovnat. Poměrnou světelnou účinnost lze tedy vyjádřit i v %, nicméně toto číslo nelze zaměňovat s výše uvedenou „energetickou účinností“.

Pro zajímavost lze doplnit, že světelný zdroj s dokonalým bílým světlem (Ra = 100) má teoretickou maximální světelnou účinnost 251 lm/W (36,7 %). Pokud se ale spokojíme s indexem podání barev Ra = 95, je teoretické maximum 370 lm/W (54,2 %).

Rovněž je vhodné doplnit, že výše uvedené platí pouze pro tzv. fotopické vidění, tedy vidění při dobrém osvětlení (tedy nikoliv v šeru).

Hodnoty účinností

Přibližné hodnoty účinností uvádí tabulka. Světelná účinnost (měrný výkon) je uvedena vždy v katalozích výrobců světelných zdrojů. Naopak účinnost přeměny na světlo a energetickou bilanci výrobci téměř neuvádějí. Následující tabulka je tedy založena na existujících pramenech a doplněna odborným odhadem.

  energetická
účinnost
měrný výkon,
světelná účinnost
(lm/W) (%)
žárovka 5 % 13 2 %
lineární zářivka 25-35 % 70-100 10-15 %
vysokotlaká sodíková výbojka 25-35 % 70-120 10-17 %
halogenidová výbojka 25-35 % 70-120 10-17 %
LED 30-40 % 120-170 17-25 %

Energetické bilance světelných zdrojů

Následují příklady energetických bilancí několika druhů světelných zdrojů. Vysvětlivky: IR = infračervené záření, UV = ultrafialové záření, konv./kond. = konvekce a kondukce.

Žárovka 100 W

vlákno žárovky 5 % světlo 5 % světlo
61 % IR vnější baňka 83 % IR
34 % konv./kond.
12 % konv./kond.

Zdroj: Philips Lighting Manual 1993

Lineární zářivka 36 W, elektromagnetický předřadník

výboj 2 % světlo 25 % světlo 25 % světlo
60 % UV luminofor 23 % světlo
37 % tep. ztráty 75 % ztráty 30 % IR
38 % tepelné ztráty 45 % konv./kond.

Zdroj: Osram, Technical application guide, Part 2, 2013

Lineární zářivka T5, elektronický předřadník

výboj 4 % světlo 34 % světlo 34 % světlo
72 % UV luminofor 30 % světlo
42 % tep. ztráty 66 % ztráty 25 % IR
24 % tepelné ztráty 41 % konv./kond.

Zdroj: Osram, Technical application guide, Part 2, 2013

Vysokotlaká sodíková výbojka 400 W

výboj 29,5 % světlo 29,5 % světlo
0,5 % UV vnější baňka 0,25 % UV
55,25 % IR
20 % IR
50 % tepelné ztráty
15 % konv./kond.

Zdroj: Philips Lighting Manual 1993

Výkonová LED s luminoforem

LED čip 66 % modré světlo luminofor 33 % světlo
dtto 67 % ztráty
10 % nevyužité světlo 34 % ztráty
24 % interní ztráty

Zdroj: DOE Solid-State Lighting R&D Plan, 2016 (zjednodušeno, zaokrouhleno)

 

Zdroje

  • Philips, Marco Haverlag, 2010
  • Philips Lighting Manual, 1993
  • DOE Solid-State Lighting R&D Plan, 2016
  • Osram, Technical application guide, Part 2, 2013

 

 

Celé jméno:
Váš email:
Komentář:
Zaškrtněte, pokud nejste robot:

Nechť jsou komentáře věcné, bez vulgarit, bez reklam a podepsány celým jménem (uvedení emailu je dobrovolné). Nedodržení těchto pravidel může vést ke smazání komentáře. Maximální délka je 500 znaků (bajtů). Používejte pouze běžné znaky. Zapovězeny jsou značkovací jazyky (např. HTML).