FacebookGoogle+

Wybór źródła światła w oświetleniu awaryjnym

ES_2007_10W instalacjach budowlanych dla skupisk ludzi i zakładach pracy należy zainstalować m.in. oświetlenie awaryjne dróg ewakuacyjnych – według normy EN50172. Przy doborze poszczególnych elementów tego oświetlenia często pomijany jest aspekt ekonomiczny, na który znaczący wpływ ma wybór odpowiednich źródeł światła. Artykuł omawia konsekwencje użytkowe zastosowania różnych typów lamp na przykładzie kierunkowych lamp ewakuacyjnych.

W oświetleniu awaryjnym można zastosować znaki ewakuacyjne oświetlane za pomocą lampy awaryjnej albo lampy awaryjne z podświetlanym od wewnątrz znakiem ewakuacyjnym, jak i same lampy oświetlenia awaryjnego. Te ostatnie mogą służyć jako lampy oświetlenia ogólnego i być używane również jako lampy awaryjne lub mogą być dodatkowymi lampami oświetlenia awaryjnego.
Przy wyborze dodatkowych lamp ewakuacyjnych i kierunkowych z reguły brane są pod uwagę kryteria optyczne (w budynkach architektonicznych) lub funkcjonalne (w budynkach przemysłowych) – tzn. design lampy lub materiał, z którego został wykonany klosz i obudowa, klasa ochronności i rodzaj zabezpieczenia. Ewentualnie uwzględniane są też korzyści cenowe. Aspekty ekonomiczne, w szczególności skutki pracy oświetlenia awaryjnego, często nie są brane pod uwagę.

Rys. 1. Źródła światła stosowane w oświetleniu ewakuacyjnym. Od góry: lampy wyładowcze (świetlówki) z „gorącą” katodą, lampy wyładowcze (świetlówki) z „zimną” katodą, dioda LED

Rys. 1. Źródła światła stosowane w oświetleniu ewakuacyjnym. Od góry: lampy wyładowcze (świetlówki) z „gorącą” katodą, lampy wyładowcze (świetlówki) z „zimną” katodą, dioda LED

Elementy świetlne

Znaczący wpływ na ekonomikę oświ etlenia awaryjnego ma przede wszystkim rodzaj zastosowanego elementu świetlnego. Decydującymi cechami są tutaj: wydajność świetlna, określana jako stosunek strumienia świetlnego do mocy oraz żywotność lampy. Im wyższa jest moc świetlna, tym niższa jest wydajność lampy i baterii, a im wyższa żywotność, tym niższe koszty wymiany lampy. Wady i zalety różnego rodzaju elementów świetlnych oraz związane z ich użyciem konsekwencje zostaną przedstawione na przykładzie kierunkowych lamp ewakuacyjnych.
Do podświetlenia znaku ewakuacyjnego można wykorzystać trzy różne źródła światła (rys. 1):
• lampy wyładowcze (świetlówki) z „gorącą” katodą,
• lampy wyładowcze (świetlówki) z „zimną” katodą,
• diody LED – jako Top-LED z bezpośrednią emisją światła lub jako Side-LED z „boczną” emisją światła.

Rys. 2. Znak ewakuacyjny podświetlony od tyłu

Rys. 2. Znak ewakuacyjny podświetlony od tyłu

Podświetlenie znaków

Znaki ewakuacyjne muszą być podświetlane od tyłu (rys. 2) lub od góry (rys. 3). W pierwszym przypadku należy dodatkowo rozróżnić wariant z jednym lub dwoma znakami ewakuacyjnymi. W tym miejscu zaznacza się pierwsza różnica pomiędzy wymienionymi trzema elementami świetlnymi. Świetlówki są „liniowe” – z wielostronną emisją świetlną o kącie 360o. W przeciwieństwie do nich diody LED są „punktowe”, z jednostronną emisją świetlną o ograniczonym kącie. W wyniku tego diody LED nadają się w pierwszej kolejności do podświetlenia jednego znaku ewakuacyjnego od tyłu, względnie od góry. Do podświetlenia dwóch znaków ewakuacyjnych konieczna byłaby w tym wypadku ich podwójna liczba.

Rys. 3. Znak ewakuacyjny podświetlony od góry

Rys. 3. Znak ewakuacyjny podświetlony od góry

Zgodnie z normami znaki ewakuacyjne podświetlane od tyłu muszą się wykazać następującymi wartościami techniczno-świetlnymi:
• średnia jasność > 200 cd/m2 znaku ewakuacyjnego ze stosunkiem jasności >5, względnie <15 pomiędzy barwą bezpieczeństwa (zielony) a barwą kontrastową (biały), podczas trybu pracy sieciowej (ISO 3864-1),
• średnia jasność > 2 cd/m2 zielonej barwy bezpieczeństwa ze stosunkiem jasności >5, względnie <15 pomiędzy barwą bezpieczeństwa (zielony) a barwą kontrastową (biały), podczas trybu pracy awaryjnej (EN 1838).
Podane wartości są wielkościami minimalnymi i nie mogą być niższe.
Tab_1_geh

Wydajność świetlna

W tabeli 1 przedstawiono wydajność świetlną trzech omawianych elementów świetlnych. Dodatkowo przy źródłach LED opisano obszar, w którym występuje wydajność świetlna. Informacja ta bazuje na danych dostarczanych wraz z diodami. Wprowadzono tu także rozróżnienie pomiędzy wydajnością świetlną minimalną i typową. Należy wziąć pod uwagę, że dane te dotyczą temperatury LED równej 5oC. Natomiast rzeczywiste temperatury pracy mieszczą się zazwyczaj w zakresie od 65oC do 115oC, w zależności od zastosowanego systemu zarządzania ciepłem w lampie. Ponieważ w źródłach LED wydajność świetlna zależy bezpośrednio od temperatury, spada ona w wymienionych przypadkach do około 75,5% – 65,0%. Z tego powodu element świetlny LED charakteryzuje się najniższą wydajnością świetlną. Aby zrealizować podświetlenie tylne zgodne z normami, należy użyć od trzech do czterech diod LED przy widoczności około 20 m i od pięciu do sześciu diod przy widoczności około 35 m. Z tego powodu wymagana moc świetlna każdej oprawy kierunkowej z LED jest o 100% większa niż przy użyciu lampy z zimną katodą. Jeszcze mniej korzystnie wypada lampa ze świetlówką z „gorącą” katodą. Im większa moc lampy, tym większa jest wymagana pojemność baterii. W dodatku w podwyższonej temperaturze zwiększa się pobór mocy urządzenia zasilającego. W szczególności dotyczy to lamp z obudową z tworzywa sztucznego i wysokim stopniem zabezpieczenia, które wykazują słabe wyrównanie temperatur. Przy lampach z baterią niezależną zmniejsza się przez to również czas efektywnego użytkowania baterii.
Tab_2_geh

Żywotność

Dalszym ważnym czynnikiem ekonomicznym jest żywotność elementu świetlnego. W tabeli 2 zestawiono okresy użytkowania w różnych budynkach i czasy pracy lamp kierunkowych w trybie pracy ciągłej. Zgodnie z tym zestawieniem lampa kierunkowa pracuje od 3129 h do 8760 h rocznie.
Tab_3_geh
W tabeli 3 przedstawiona została średnia żywotność opisywanych elementów świetlnych. Żywotność lamp z „zimną” katodą i LED jest pięciokrotnie wyższa niż lamp z „gorącą” katodą. Lampy, których spadek strumienia świetlnego osiągnął najniższą dopuszczalną wartość, względnie lampy uszkodzone muszą zostać wymienione. Każda wymiana wiąże się natomiast z nakładem materiału i pracy. Nakład pracy jednej osoby potrzebny do wymiany w przypadku obu świetlówek jest taki sam, z lekką przewagą świetlówki z „gorącą” katodą. Oświetlenie LED należy oceniać w inny sposób. Diody, poprzez rozwój technologiczny, stale się zmieniają. Powoduje to trudność w ocenie, czy użyta w lampie kierunkowej dioda po przekroczeniu terminu żywotności będzie jeszcze świecić wystarczająco czy nie. Z drugiej strony diody LED nie są normowane, co oznacza, że ich moc, kształt i podłączenie są różne w poszczególnych produktach. W związku z tym ich wymiana może być bardzo prosta lub też bardzo złożona. W niektórych przypadkach korzystniejsza jest wymiana całej lampy niż elementu świetlnego.
Największym problemem przy eksploatacji diod LED jest rozpoznanie przekroczenia terminu ich żywotności, podczas gdy przy świetlówkach jest to bardzo łatwe. Lampy te po przekroczeniu tego terminu przestają funkcjonować i zostają wyłączone przez elektroniczny przetwornik napięcia. Diody LED podczas eksploatacji stopniowo tracą wydajność świetlną (ciemnieją), co oznacza, że dochodzi do „optycznego”, a nie „elektrycznego” błędu, który spowodowałby wyłączenie lampy przez urządzenie zasilające. Ta cecha LED jako elementu świetlnego utrudnia ocenę, czy zachowana została jeszcze wymagana jasność znaku ewakuacyjnego oraz wymaga od użytkownika regularnych pomiarów technicznych.
ram_1_geh

Podsumowanie

Przy wyborze lampy awaryjnej kierunkowej należy zwrócić uwagę na następujące cechy:
• zgodność podświetlenia tylnego znaku ewakuacyjnego z normami,
• częstotliwość wymiany elementu świetlnego,
• stopień skomplikowania wymiany elementu świetlnego,
• dostępność do elementów świetlnych,
• konieczne koszty konserwacyjne, z którymi należy się liczyć w przeciągu np. 10 lat.
Mimo, że LED jako element świetlny jest obecnie bardzo popularny, to koszty zakupu i użytkowania tego źródła światła – zgodnego z normami – są bardzo wysokie. W tej sytuacji najwięcej korzyści oferuje opcja zastosowania świetlówek z „zimną” katodą, które zapewniają:
• wysoką wydajność świetlną,
• nieznaczny pobór mocy urządzenia zasilającego,
• dłuższy okres użytkowania baterii,
• długą średnią żywotność lampy,
• łatwą wymianę elementu świetlnego,
• niższe koszty dodatkowe (o około 15-20% w porównaniu ze świetlówkami z „gorącą” katodą),
• technologię wypróbowaną w praktyce i cenioną od wielu lat np. w oświetleniu TV i monitorów PC.

Szymon Gehrke
Autor jest właścicielem
firmy PHZ Gehrke
Rainer Langer
Autor jest pracownikiem
firmy ER-Elektronik

Aktualności

Notowania – GIE

Wyniki GUS

Archiwum

Elektrosystemy

Śledź nas