Publikacje / Klosze zintegrowane z odbłyśnikami w oprawach świetlówkowych

KLOSZE ZINTEGROWANE Z ODBŁYŚNIKAMI W OPRAWACH ŚWIETLÓWKOWYCH 1. Idea kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami Zagadnienie kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami rozważa się dla opraw oświetleniowych wykorzystujących lampy fluorescencyjne liniowe różnych generacji - od T12 do T2. Pojęcie to wprowadzono do użytku wraz z pojawieniem się pierwszych opraw z układem optycznym w tej technologii. Zarówno wcześniej, jak i dziś problem dotyczy głównie opraw świetlówkowych o podwyższonym stopniu ochrony IP, gdzie korzyści odniesione ze stosowania tej technologii są zdecydowanie największe. Pionierem w tym temacie jest niemiecka firma NORKA, która z wielkim powodzeniem stosuje to rozwiązanie i produkcję opraw w tej technologii doprowadziła do perfekcji. U źródeł pomysłu integrowania kloszy z odbłyśnikami (ang.: reflector tube) stoi potrzeba doskonalenia istniejących rozwiązań, która leży u podstaw postępu technicznego w każdej dziedzinie życia. Wzrost sprawności, wydłużenie trwałości użytkowej, uproszczenie eksploatacji i montażu, elastyczność, energooszczędność oraz względy ekonomiczne to podstawowe czynniki stymulujące postęp w technice świetlnej. Dodatkowo w oprawach szczelnych kluczową sprawą staje się wyeliminowanie newralgicznych punktów, którędy cokolwiek mogłoby do oprawy wniknąć oraz zapewnienie możliwie najlepszego wykorzystania strumienia świetlnego wprowadzonego do oprawy. Klosze zintegrowane z odbłyśnikami pozwalają takie korzyści uzyskać. Technologia ta polega na całkowitym odseparowaniu części optycznej oprawy od pozostałych elementów korpusu. Klosz wykonany jest w postaci zamkniętej z dwóch stron tuby, a odbłyśnik umieszczony jest w jego wnętrzu bez możliwości dostania się do niego. Oznacza to, że wnętrze klosza oraz odbłyśnik mają styczność ze środowiskiem zewnętrznym tylko i wyłącznie podczas wymiany lampy. Inne czynności konserwacyjne (montaż, podłączenie zasilania, wymiana statecznika czy zapłonnika itp.) na taki kontakt części optycznej nie narażają. Wymaga to odpowiedniej konstrukcji oprawy (rysunek 1), gdzie klosz osadzony jest w korpusie w specjalny sposób, a uszczelnienie stanowiące najbardziej newralgiczny punkt zredukowane jest do minimum i stanowią je 2 krążki silikonowe, po jednym na każdym z końców. Determinuje to m.in. sposób wymiany lampy (z boku oprawy) oraz osadzania świetlówki w gnieździe (bezobrotowo). Zintegrowanie klosza z odbłyśnikiem jest odpowiedzią na standardowe rozwiązania, gdzie każdorazowe otwarcie oprawy wiąże się z jej rozszczelnieniem i trwałym pogorszeniem deklarowanych parametrów. Przy opcji zintegrowanej dostęp do odbłyśnika nie jest potrzebny, gdyż nie wymaga on zabiegów konserwacyjnych - czyści się jedynie klosz z zewnątrz. Przykład oprawy wykorzystującej technologię kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami pokazuje rysunek 1.   Rysunek 1. Konstrukcja oprawy świetlówkowej NORKA (klosz zintegrowany z odbłyśnikiem). Zalet stosowania tej technologii jest znacznie więcej: możliwość regulacji kierunku świecenia poprzez obracanie klosza, bez konieczności demontażu oprawy czy stosowania dodatkowych wysięgników. Pozwala to skierować światło na wybraną płaszczyznę pracy bądź obiekt nawet w przypadku zmiany aranżacji czy wystąpienia zmian w stosunku do projektu. Klosz można obracać w określonym przedziale kątowym wynikającym z konstrukcji całej oprawy, ochrona lampy przed narażeniami mechanicznymi podczas wykonywania czynności konserwacyjnych, całkowita ochrona lampy oraz odbłyśnika przed zanieczyszczeniami w postaci zarówno zapylenia jak i zawilgocenia, co zawsze wiąże się z utratą parametrów deklarowanych, ochrona lampy przed wpływem temperatury otoczenia (przy bardzo wysokich jak i bardzo niskich temperaturach wymagana dodatkowa ochrona), bardzo wysoka sprawność oprawy, możliwość wymiennego montowania kilku różnych układów optycznych w ramach jednego typu korpusu (swobodny, szeroki, średni, wąski, skoncentrowany, asymetryczny i inne). 2. Zadania oświetleniowe realizowane przez klosze zintegrowane z odbłyśnikami i ich zastosowania Technologia integrowania kloszy z odbłyśnikami daje możliwość bardzo indywidualnego doboru oprawy oświetleniowej dla konkretnego zadania oświetleniowego i w ramach jednego typu oprawy pozwala na uzyskiwanie różnych efektów poprzez umieszczenie w niej wybranego układu optycznego. Jest to odpowiedź na metody doboru opraw oświetleniowych tylko według mocy i stopnia szczelności (np. 2x58W, IP 65) czy według archaicznej metody operującej tylko i wyłącznie mocą przypadającą na powierzchnię w W/m 2. Ilość typów układów optycznych wynika przede wszystkim z 3 faktów: kształtu odbłyśnika , faktury klosza, doboru materiału na klosz. Dopełnieniem są wykonania specjalne związane z montażem rastrów wewnętrznych, przesłon, perforacją, itd. Zdecydowanie najistotniejszy w kreowaniu bryły fotometrycznej jest kształt odbłyśnika, który w połączeniu z odpowiednim ulokowaniem lampy pozwala kierować światło w pożądany sposób. Umożliwia to tworzenie wielu rozsyłów strumienia świetlnego. Drugi z czynników, czyli faktura klosza oznacza sposób wykończenia tego elementu i zazwyczaj ma związek z ograniczaniem zjawiska olśnienia. Ryflowanie a zwłaszcza opalizowanie kloszy pogarsza sprawność oprawy, ale w zamian pozwala na ograniczenie luminancji gabarytowej, co często jest bardzo istotnym czynnikiem projektu oświetlenia. Materiał z jakiego wykonany jest klosz na optykę układu wpływ ma znikomy, ale ma ogromne znaczenie dla środowiskowego doboru oprawy. W zależności od występujących typów narażeń (termiczne, chemiczne, mechaniczne itp.) należy zdecydować się na określony materiał. Dziś klosze szczelnych opraw świetlówkowych wykonuje się z tworzyw sztucznych - głównie z różnych odmian polimetakrylanu (PMMA) oraz poliwęglanu (PC). W uzasadnionych przypadkach stosuje się klosze szklane. Sprawność opraw wykorzystujących technologię kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami jest bardzo wysoka, co wiąże się również ze stosowaniem materiałów bardzo wysokiej jakości. Najwyższe sprawności posiadają oprawy z najprostszymi układami optycznymi oraz świetlówkami o najmniejszej średnicy. Każde skomplikowanie układu optycznego polegające na wprowadzeniu do niego dodatkowego elementu (raster, przesłona, opalizowanie, itp.) obniża sprawność oprawy, ale w zamian pozwala osiągnąć zamierzony efekt świetlny. Zestawienie dostępnych typów układów optycznych w technologii zintegrowanej pokazano w tablicy 1.   Tablica 1. Rozsyły strumienia świetlnego dostępne w ramach technologii kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami Lp. Rozsył Uwagi Sprawność oprawy 1 Swobodny Brak odbłyśnika 0,86 2 Szeroki Bez możliwości regulacji kierunku świecenia 0,70 3 Średni Z rastrem lub bez 0,73/0,60 4 Średni 08 Z rastrem lub bez 0,80/0,65 5 Średni 09 Z rastrem lub bez, dla świetlówek T5 0,91/0,73 6 Wąski Z rastrem lub bez 0,71/0,64 7 Wąski 09 Z rastrem lub bez, dla świetlówek T5 0,93/0,74 8 Skoncentrowany   0,76 9 Asymetryczny Dla świetlówek T8 oraz T5 0,87/0,72 10 Specjalne Np.: perforowany lub z przesłoną     W tablicy przytoczono dane dla opraw jedno-świetlówkowych z kloszem przezroczystym. Nazewnictwo związane z charakterami krzywych światłości zaczerpnięte zostało z wewnętrznej terminologii firmy NORKA. Przedstawiono oprawy wykorzystujące 2 najczęściej stosowane rodzaje świetlówek liniowych, czyli T8 oraz T5. 2.1 Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem - rozsył średni Jest to układ optyczny sprawdzający się w oświetleniu ogólnym, przy niewielkich odległościach dzielących oświetlany obiekt od oprawy - odległość 6m jest tu wartością graniczną. Dla tego typu osiąga się sprawności oprawy 0,73 bez rastra i 0,60 z rastrem.   Rysunek 2. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył średni - przekrój poprzeczny: a) bez rastra, b) z rastrem. a) b) a) b) Rysunek 3. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył średni - krzywe światłości: a) bez rastra, b) z rastrem.              Rysunek 4. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył średni - przykłady zastosowań. 2.2 Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem - rozsył średni 08 Oznaczenie 08 odnosi się do sprawności oprawy jaką uzyskuje się stosując to rozwiązanie. Kształt odbłyśnika (rysunek 6) w znacznym stopniu eliminujący negatywne następstwa wielokrotnych odbić, pozwala zmniejszyć wynikające z tego tytułu straty i podnieść sprawność oprawy na poziom 0,8 bez konieczności stosowania świetlówek T5. a) b) Rysunek 6. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył średni 08.   Rysunek 7. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył średni 08 - przykłady zastosowań.         2.3 Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem - rozsył wąski 09 Oznaczenie 09, tak jak poprzednio 08, ma związek ze sprawnością jaką osiągają oprawy wykorzystujące ten układ optyczny. Aby taki efekt osiągnąć w oprawach stosuje się świetlówki T5, które ze względu na małe gabaryty są mniejszą przeszkodą na drodze wydobywającego się z oprawy światła niż popularne T8. Oprawy z takim rozsyłem światłości można w sposób efektywny stosować przy wysokościach zawieszenia nawet 11m. Rysunek 8. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył wąski 09: a) przekrój poprzeczny, b) krzywa światłości bez rastra, c) krzywa światłości z rastrem. a) b) c)           Rysunek 9. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył wąski 09 - przykłady zastosowań.   2.4 Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem - rozsył asymetryczny W ramach technologii integrowania kloszy z odbłyśnikami możliwe jest również uzyskanie układu optycznego o krzywej światłości asymetrycznej. Sprawność oprawy wynosi wtedy 0,69. Wybór charakteru krzywej rozsyłu zastosowanej oprawy (światłość maksymalna może być dla różnych kątów) zależy przede wszystkim od położenia oświetlanego obiektu względem oprawy oraz od stopnia zagrożenia olśnieniem. a) b) Rysunek 10. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył asymetryczny: a) przekrój poprzeczny, b) krzywa światłości.       Rysunek 11. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem, rozsył asymetryczny - przykłady zastosowań.   2.5 Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem - wykonania specjalne Pod pojęciem wykonań specjalnych rozumie się wersje opraw, które stosuje się nieczęsto, czasami nawet tylko i wyłącznie dla potrzeb konkretnego projektu. Przykładem takiego wykonania jest klosz zintegrowany z odbłyśnikiem perforowanym, który pozwala na emisję światła zarówno w półprzestrzeń dolną, jak i górną. Odbłyśnik wykonany jest w formie "sita" i w zależności od powierzchni jaką zajmują otwory różna ilość światła może być emitowana ku górze.    Rysunek 13. Oprawa o bardzo płaskim kształcie BRUNN Aby chronić wzrok przed skutkami zjawiska olśnienia stosuje się m.in. przesłony, eliminujące te składowe światłości, które pochodzą bezpośrednio od źródła światła. Pogarsza to sprawność oprawy, ale zapewnia odpowiedni komfort dla potrzeb wykonywanej pracy wzrokowej. Czasami klosze zintegrowane z odbłyśnikami ze względów konstrukcyjnych nie mają możliwości regulacji położenia po to, by na przykład osiągnąć maksymalnie płaski kształt oprawy. a) b) Rysunek 12. Klosz zintegrowany z odbłyśnikiem perforowanym: a) przekrój poprzeczny, b) oprawa RISSEN.   3. Oszczędności z tytułu stosowania opraw w technologii kloszy zintegrowanych z odbłyśnikami Rachunek ekonomiczny przeprowadzony z uwzględnieniem wszystkich czynników wpływających na koszt realizacji oświetlenia dobitnie pokazuje, że opłaca się stosować rozwiązania o wysokim standardzie technicznym mimo ich relatywnie wyższej ceny. Nakład pracy, jaki trzeba ponieść, wysokiej klasy technologia wykonania oraz stosowanie najlepszych dostępnych materiałów sprawia, że produkt taki jak oprawa świetlówkowa firmy NORKA ma wyższą cenę jednostkową niż standardowy sprzęt do podobnych zastosowań. Należy jednakże pamiętać, że sam koszt opraw wraz z lampami to tylko jeden z wielu elementów pełnej realizacji oświetlenia. Oprócz kosztów związanych z samym zakupem opraw i źródeł światła należy uwzględnić szereg innych czynników: koszty wykonania instalacji elektrycznej, konserwacji czy wydatki na energię elektryczną. Dlatego też całe przedsięwzięcie należy rozpatrywać w perspektywie kilku lub kilkunastu lat, kiedy to oświetlenie powinno służyć bez zarzutu. Stosowanie opraw wykorzystujących klosze zintegrowane z odbłyśnikami gwarantuje wysoki standard oraz sprawność i energooszczędność rozwiązania. Dzięki świetnym parametrom opraw można znacznie zaoszczędzić na ich ilości, co oznacza, że montując ich mniej można osiągnąć taki sam efekt jak przy pomocy większej ilości opraw o tradycyjnej konstrukcji. Mniej opraw oznacza mniejsze koszty instalacji elektrycznej, a samo prowadzenie instalacji jest znacznie ułatwione, ponieważ większość opraw jest oprzewodowana przelotowo. Pociąga to za sobą znacznie mniejsze zużycie energii elektrycznej, co skutkuje oszczędnościami w płaconych rachunkach. W połączeniu z bezproblemową eksploatacją, która sprowadza się do wymiany źródeł światła oraz czyszczenia opraw wyłącznie z zewnątrz daje to pogląd na przedsięwzięcie oświetleniowe jako problem znacznie bardziej złożony. Tak więc w zależności od konkretnego projektu uzyskuje się oszczędności na zróżnicowanym poziomie. Na podstawie już wykonanych symulacji i analiz porównawczych istniejących obiektów należy szacować, że najczęściej są to zyski około 40% w stosunku do tradycyjnych rozwiązań. Bibliografia: Materiały firmy KRULEN. Katalog opraw oświetleniowych NORKA. Materiały wewnętrzne laboratorium NORKA GmbH.