Świat stoi przed bezprecedensowymi wyzwaniami. W ramach Porozumienia paryskiego dotychczas 196 krajów zobowiązało się do osiągnięcia celu, jakim jest ograniczenie globalnego ocieplenia do wartości znacznie poniżej 2 °C, aby przeciwdziałać zmianom klimatycznym. Jednocześnie prognozy przewidują, że do 2050 r. dzisiejsza światowa produkcja gospodarcza ulegnie podwojeniu. Pogodzenie tak ogromnego wzrostu z pilną potrzebą ochrony środowiska będzie wymagało ogromnego zaangażowania w zmniejszenie globalnego zużycia energii.
Więcej…W związku z wydaną w 2010 r. normą [1] badania takie zostały wykonane w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy w Warszawie [2,3]. W Polsce są to badania pionierskie, których wyniki zasługują na upowszechnienie i wnikliwą analizę. Mimo ich wykonania w roku ukazania się normy, wyniki badań nie dotarły − jak się wydaje – do wielu użytkowników zamienników żarówek głównego szeregu.
W poprzednim moim artykule [4] dotyczącym potencjalnych zagrożeń powodowanych promieniowaniem optycznym obecnie używanych źródeł światła do oświetlania wnętrz, zamieściłem krótkie omówienie badań. Teraz kolej na prezentowanie podstawowych wyników, analizy i oceny w ujęciu bardziej szczegółowym.
Philips zamierza wprowadzić w tym roku na rynek trójwymiarowe i interaktywne instalacje świetlne. Będą wykonane w technologii OLED, czyli organicznych diod elektroluminescencyjnych.
OLED (ang. Organic Light-Emitting Diodes), czyli diody elektroluminescencyjne wytwarzane ze związków organicznych, uznawane są za technologię, która będzie wyznaczała nowe kierunki w rozwoju w technice oświetlenia. Do jej najważniejszych zalet zaliczyć można korzystny stosunek ceny do jakości, co sprawia, że oświetlenie OLED zaczyna być coraz bardziej opłacalne nawet w przypadku powszechnych zastosowań.
Sztuczne źródła światła o działaniu ciągłym, przeznaczone do oświetlania wnętrz, w szczególności mieszkań, oceniano zwykle ze względu na: przydatność do uzyskiwania oświetlenia o oczekiwanych cechach, skuteczność świetlną, trwałość, koszt oraz przy braniu pod uwagę (raczej teoretycznie) oddziaływania na środowisko. Promieniowanie optyczne źródeł światła towarzyszy nam na co dzień, od wielu lat. Nie tylko intuicyjnie można było mieć świadomość, że w pewnych sytuacjach takie promieniowanie jest nieobojętne dla zdrowia. Dość powszechnie nie brało się jednak pod uwagę występowania zagrożeń takim promieniowaniem dla oka i skóry. Wszak królowała żarówka, najbardziej przyjazne dla człowieka i środowiska sztuczne źródło światła o widmie podobnym do widma światła naturalnego.
Uwagi wstępne
W wyniku postępu pojawiły się nowe rodzaje źródeł światła, działające na odmiennych zasadach, o odmiennych widmach promieniowania. Można było oczekiwać, że przyjdzie pora na ujęcie w sposób sformalizowany (w normach) klasyfikacji źródeł i ocen zagrożeń fotobiologicznych ich promieniowaniem optycznym. Nastąpiło to w sposób nasilony we wczesnych latach dwutysięcznych. Przejawem nowego podejścia do potraktowania potencjalnych zagrożeń promieniowaniem optycznym źródeł światła jest obecnie Polska Norma PN-EN 62471, wydana w październiku 2010 r. [1].
PN-EN 62471:2010 jest tłumaczeniem angielskiej wersji normy EN 62471:2008, czyli normy unij nej zwaną Normą Europejską. Została ona przyjęta przez Europejski Komitet Normalizacyjny Elektrotechniki (CENELEC) na zasadzie wprowadzenia − z modyfikacjami – normy IEC 62471:2006, zwanej Normą Międzynarodową. Ma ona podwójne logo: IEC oraz CIE, w wyniku współpracy. Przyjęte modyfikacje polegają na zastosowaniu granic ekspozycji na promieniowanie optyczne podanych w dyrektywie 2006/25/EC [2], zamiast tych oryginalnych zawartych w Normie Międzynarodowej. Te nieprzyjęte granice podano w załączniku (informacyjnym) w Normie Europejskiej. W jej tekście występują też odwoływania się do nieprzyjętych granic, nie zawsze (jak się wydaje) w sposób klarowny. Może to utrudnić zrozumienie normy. Stąd podany rys historyczny dojścia do Normy Europejskiej.
Wyniki projektowania wyrażane są przez podanie pozornie nietrudnych wyborów: rodzaju źródeł światła, typu i liczby opraw oświetleniowych (w tym odpowiedniego typu źródeł światła), rozmieszczenia tychże opraw i planu konserwacji oświetlenia wraz z metodą czyszczenia. Dochodzenie do takich wyborów, przy zastosowaniu których uzyskane byłoby wymagane oświetlenie, jest jednak złożonym procesem myślowym, związanym jeszcze z użyciem właściwych metod obliczeniowych i stosowaniem odpowiedniej interpretacji wyników takich obliczeń.
Dla pełnego zrozumienia złożoności postępowań projektowych potrzebna jest świadomość, jak istotne jest podejście do projektowania, wykraczające poza wykorzystywanie tylko wspomagania komputerowego w istniejącym zakresie [1].
Technologia diod świecących LED nieustannie się rozwija. Naukowcy poszukują coraz lepszych i bardziej oszczędnych rozwiązań, a użytkownicy zwracają uwagę przede wszystkim na takie produkty, które pozwolą zaoszczędzić pieniądze.
LED (ang. Light-emitting diode) to, najprościej mówiąc, element elektroniczny emitujący światło. Podstawowa różnica między standardowym oświetleniem a oświetleniem LED to ilość światła (strumień świetlny), jaką emitują poszczególne rodzaje diod. Klasyczny okrągły LED powstał z myślą o wskaźnikach i kontrolkach, dlatego strumień świetlny przez niego emitowany jest niewielki i sięga zaledwie 2-3 lumenów. Dla porównania, rozwij ana obecnie technologia Power LED jest w stanie osiągnąć wydajność nawet 80-120 lumenów przy mocy 1 W. Obecnie diody LED charakteryzują się długą żywotnością (nawet do 50 000 h pracy ciągłej), dzięki czemu stosując te rozwiązania zmniejsza się koszty związane z częstą wymianą i zakupem nowych produktów.
Oprawy i moduły oświetleniowe w ciągu ostatnich kilku lat przeszły wiele zmian. Stąd też na uwagę zasługują nie tylko źródła światła, bazujące na diodach LED, ale również nowoczesne i estetyczne kształty opraw. Istotne są przy tym nowatorskie rozwiązania w zakresie optyki. Interesującą ofertę stanowią oprawy Eco StreetLine firmy Hella. Warto przyjrzeć się im nieco bliżej.
Jako zalety opraw oświetleniowych z serii Eco StreetLine firmy Hella należy wymienić przede wszystkim budowę modułową, dzięki której zyskuje się szereg możliwości zarówno w zakresie funkcjonalności jak i zabudowy. Źródło światła stanowią moduły uwzględniające 8 diod LED. Moduły są wymienne, więc jest możliwe stworzenie rozwiązania ściśle dostosowanego do potrzeb oświetleniowych użytkownika. Oprócz tego chcąc uzyskać inne parametry światła, wystarczy jedynie wymienić moduły oświetleniowe, bez konieczności zakupu kompletnych opraw. Bezpieczeństwo nad pracą urządzeń zapewnia inteligentny system kontroli temperatury. Tym sposobem oprawy nie wymagają radiatorów.
W latach 70. XX w. zaczęła dominować na świecie tendencja racjonalizowania zużycia energii na oświetlenie. Około 10 lat później Stowarzyszenie Inżynierów Oświetleniowców Ameryki Północnej zaleciło ograniczanie mocy instalowanej wykorzystywanej na oświetlenie. Podano limity mocy, zróżnicowane ze względu na rodzaje aktywności i odniesione do całych budynków oraz przyległych stref. W europejskiej literaturze przedmiotu pojawiło się pojęcie „oświetlenia wydajnego energetycznie” (Energy-Efficient Lighting).
Idea oświetlenia wydajnego energetycznie
W 1991 r. odbyła się w Szwecji pierwsza konferencja poświęcona oświetleniu wydajnemu energetycznie [1]. Można przyjąć, że w wyniku tej konferencji została ugruntowana idea oświetlenia wydajnego energetycznie. Przyjęto, że wynika ona z zasady minimalizowania zużycia energii na oświetlenie zarówno przez minimalizowanie mocy instalowanej, jak i czasu wykorzystywania tej mocy, w miarę możliwości części tej mocy. Bez uszczerbku jednak dla wymaganych (pożądanych) ilościowych i jakościowych cech oświetlenia. Podano też podstawowe sposoby dochodzenia do takiego oświetlenia i, jedne z pierwszych, wyniki badań nad takim oświetleniem. Zachowanie właściwych cech oświetlenia jest podstawowym wymaganiem dotyczącym minimalizowania mocy instalowanej. Cechy ilościowe oświetlenia wynikają z wytworzonych poziomów luminancji (natężenia oświetlenia). O cechach jakościowych decydują głównie: równomierność oświetlenia w przestrzeni i w czasie, rozkłady luminancji w otoczeniu pól pracy (ośrodków zainteresowania), stopień ograniczenia olśnienia, barwa postrzegana światła, oddawanie barw, także odpowiednie proporcje między składowymi oświetlenia rozproszonego i kierunkowego. Poziom zużycia energii elektrycznej, niezbędny dla wytworzenia w sposób racjonalny wymaganego (pożądanego) oświetlenia, nie może być kwestionowany. Wszak z dobrym oświetleniem wiąże się często lepszy stan zdrowia i samopoczucia, lepsze wyniki produkcyjne (jakichkolwiek działań). Przyjemniej jest też żyć. Obecnie oświetlenie wydajne energetycznie jest oświetleniem powszechnie akceptowanym, stale rozwijanym na świecie. Nie zawsze jednak oświetleniem realizowanym bez uszczerbku dla cech oświetlenia, głównie cech jakościowych. Już w 1998 r. odbyło się pierwsze międzynarodowe sympozjum CIE, poświęcone jakości oświetlenia [2], a nadal owa kwestia „zagrożeń” jest ciągle aktualna (oczywiście w różnym stopniu). Dochodzenie do powszechnego realizowania oświetlenia wydajnego energetycznie, w myśl przyjętej idei, jest jednak procesem długotrwałym.