FotonMag

Mnoho projektorů dnes stále ještě používá jako primární světelný zdroj vysokotlaké rtuťové výbojky. Ačkoli se od jakýchkoli rtuťových zářivek a výbojek plošně ustupuje z důvodu ochrany životního prostředí (například jednopaticové kompaktní žárovky definitivně skončí už tento rok), speciální výbojky do projektorů dostaly zvláštní výjimku přinejmenším do roku 2027.

Náhrada výbojek za LED i LD (laserové diody) dosud z finančních i dalších důvodů probíhala docela pomalu. Podle odhadů předního japonského výrobce LED a LD Nichia se dnes tyto šetrnější zdroje světla používají jen ve 35 % prodávaných projektorů. Hodně však záleží na konkrétním sektoru. Podívejme se na ně podrobněji.

Kino projektory

Nejvýkonnější projektory se světelným tokem přes 20 000 lumenů nalezneme v kinech. Zde už přes 90 % projektorů na trhu využívá jako zdroj LD. Laserové diody zde oproti rtuťovým výbojkám výrazně snižují náklady – jsou mnohem efektivnější, úspornější a především mají až několikanásobně delší životnost.

High-End projektory

Stále ještě špičkové projektory s výstupem 8 000 až 20 000 lumenů se používají také pro různé větší akce a videomapping. I tady z úsporných důvodů tvoří LD zdroje přes 90 % segmentu.

Mainstreamové projektory

Jsou to různé školní a konferenční projektory v rozmezí 2 000 až 8 000 lumenů, které dodnes převážně zůstávají u rtuťových výbojek. LD zdroj je dnes použit jen ve 30 % nových produktů. Jak však ukazuje graf, jejich podíl rok od roku roste, navíc se v tomto segmentu začínají kromě LD a výbojek používat i špičkové, vysoce výkonné LED.

Malé projektory

V tomto segmentu převážně domácích projektorů do 2 000 lumenů se rtuťové výbojky vůbec nepoužívají. Dominují zde výkonné LED, které se zde začaly používat už před deseti lety.

Zdroj: ledinside.com

https://ledinside.com/news/2024/9/2024_09_02_01

Při koupi osvětlení se většina lidí zaměřuje na základní parametry jako je energetická efektivita, světelný tok vyjádřený v lumenech a teplota světla. Existují však i méně známé charakteristiky, mimo jiné index podání barev (color rendering index – CRI).

Když to zjednodušíme, CRI nám v podstatě na stupnici od 0 do 100 říká, jak věrně nám dané světlo umožňuje rozeznat barvy předmětů. Při hodnotě 0 R_a bychom nerozeznali modrou od zelené, kdežto hodnota 100 R_a (tj. přirozené světlo) umožňuje rozlišit třeba i jemné rozdíly mezi pruskou modří a modravým tyrkysem. Za pohodlnou hodnotu do domácnosti se považuje minimálně 80 R_a.

Pojďme se na paramatr CRI podívat blíže a začněme historicky od vláknových žárovek. Ty měly přirozeně 100 R_a, avšak kvůli nezměnitelné teplotě světla (cca 2800 K) skýtaly menší pole využití. Nedalo se při nich třeba malovat nebo míchat barvy, alespoň však byly příjemné k používání.

Testovací souprava CRI – srovnání dvou typů zářivek

V roce 1938 představila velká americká firma General Electric Company (GE) první fluorescenční zářivky, které si pak v 50. letech získaly velkou popularitu. Oproti tehdejším vláknovým žárovkám totiž dokázaly dobře osvětlit celou místnost, nikoli jen relativně omezenou oblast.  Zářivky tehdy jako luminofor používaly halogenfosforečnan vápenatý. Výsledné bílé záření vytvářely tím, že kombinovaly modré a oranžové světlo – změnou jejich poměru se dala měnit výsledná teplota světla od 3000 K (teplá bílá) po 6500 K (studená denní bílá).

Srovnání efektivity a CRI u zářivek a LED

Podle dané teploty se pak CRI  zářivek pohybovala v rozmezí hodnot 60 až 70 R_a, což pro domácí ani pracovní použití není nijak příjemné. Zářivky navíc postrádaly některé složky červeného světla (jmenovitě R13 a R15), kvůli čemuž se v jejich svitu špatně „vyobrazovala“ přirozená barva pokožky. Proto jsme kdysi pod zářivkami vypadali tak zvláštně nezdravě.

Testovací souprava CRI – srovnání běžných LED a špičkových LED Nichia řady H6

V 70. letech přišel nizozemský Philips s velkou inovací. Jeho tzv. třípásmové zářivky kombinovaly několik luminoforů, kdy bylo výsledné bílé světlo tvořeno kombinací červeného, zeleného a modrého světla. Nejen že tím nizozemci zlepšili efektivitu zářivek zhruba 1,5krát na 100 lm/W, ale také zlepšili CRI na hodnoty 80 až 88 R_a. S dodatečným přidáním červených složek pak dokázaly špičkové modely přesáhnout i hranici 90 R_a. V té době také vznikl parametr CRI, tak jak jej známe dnes (s dodatečnými úpravami v 90. letech), stála za tím Mezinárodní komise pro osvětlování sídlící ve Vídni.

V tomto století jsme byli svědky rozšíření LED osvětlení. Výrobci se v rané fázi vývoje předháněli ve zdokonalování jeho efektivity, takže diody brzy překonaly i třípásmové zářivky – přitom však ale víceméně ignorovali parametr CRI, který dosahoval hodnot jen 70-80 R_a. Opět jsme se tak vrátili k tomu, že pod umělým osvětlením vypadaly lidské tváře jaksi hůř. Dnes už se ale naštěstí dají sehnat LED svítidla s vysokou energetickou efektivitou, která zároveň věnují pozornost indexu podání barev CRI.

Zdroje: nichia.co.jp, ledinside.com

V minulém článku jsme se zaměřili na historii parametru CRI, který se značně proměňoval s technologických vývojem fluorescenčních zářivek a později LED zdrojů. Nyní navážeme se zajímavými oblastmi toho parametru, o kterých jste možná ani neslyšeli.

Začněme klasifikací CRI, se kterou se lze setkat spíše v různých profesionálních oblastech. V rámci zářivek se rozlišují čtyři třídy CRI (viz první tabulku). Nejvyšší třída AAA se docela pochopitelně používá v galeriích, tiskárnách a prakticky všude, kde se nějak pracuje s barvami. Vysoká třída AA je pak vyžadována například v obchodech (představte si, že si koupíte nějaké oblečení, které by pak na denním světle mělo zcela odlišný odstín).

Nicméně výroba většiny zářivek definitivně končí do roku 2027 , takže je už nyní nahrazují LED zdroje, kde se používá odlišná klasifikace CRI (viz druhou tabulku).

• Standard s nízkým CRI je určen primárně pro venkovní osvětlení
• Class 1  nad 80 R_a je minimum pro domácnosti a kanceláře
• Class 2 přesahující 90 R_a lze využít i v obchodech nebo v lékařské sféře
• Class 3 s hodnotami nad 95 R_a už lze použít v muzeích a galeriích
• Class 4 s dalšími specifickými parametry se hodí i pro profesionální tisk, kontrolu barev apod.

Zajímavá je také situace ohledně CRI u venkovního osvětlení. Ačkoli se i v této oblasti plošně zavádí LED osvětlení, celosvětově zde stále ještě převládají vysokotlaké sodíkové výbojky (HPS), jež vydávají charakteristické oranžové světlo – pokud se podíváme na kvalitní satelitní snímky noční Země, uvidíme převážně oranžovou záři měst.

HPS zdroje mají velmi nízké CRI – podle některých zdrojů cca 5 R_a, podle jiných mají dokonce zápornou hodnotu -44 R_a. Každopádně pod nimi ani nerozeznáme barvu auta nebo oblečení, zato však vydávají velmi příjemné až nostalgické osvětlení, které nejvíce sluší historickým částem měst. Vyskytly se i případy, kdy se po nátlaku rezidentů nahrazovaly nové LED zdroje zpět na sodíkové výbojky. A přestože HPS také obsahují rtuť, jejich zákaz zatím není na stole i kvůli absenci plnohodnotné náhrady.

Nicméně Nichia nedávno představila poměrně přesvědčivou LED náhradu za tyto venkovní sodíkové výbojky, které dokážou napodobit jejich světlo s barevnou teplotou 1800K. Jejich CRI je přitom kolem 70 Ra, což umožňuje rozpoznat alespoň základní barvy. Navíc mají až třikrát delší životnost 60 000 hodin.

Zdroje: Zdroje: nichia.co.jp, ledinside.com

Kalifornská společnost Organic Lighting představila patentované modulární osvětlení FortaCast určené pro prakticky libovolné plochy, včetně veřejných chodníků a silnic. Světelné pruhy mají mít vysokou odolnost a možnost snadné údržby. Společnost oznámila jejich celosvětový prodej, takže se s nimi budeme setkávat třeba i v českých městech.

Světelné moduly jsou dostupné v rovných a zakřivených liniích, a to v interiérové i exteriérové verzi. Obě verze přitom mají hodně vydržet. Tělo modulů je tvořeno polymerbetonem, čočky jsou z tvrzeného skla. Moduly nevyžadují žádné sekundární pouzdro, lze je rovnou zalít do betonu nebo obdláždit.

FortaCast podle výrobce vydrží tlak přes 10 000 PSI (zhruba 70 MPa) a mají tak bez problémů přežít i velký silniční provoz. Dle standardu IP68 jsou voděodolné i při dlouhém ponoření, také by měly bez problémů přežít extrémně nízké i vysoké teploty.

Zdrojem světla jsou 24V Aqueon LED pásky navržené do náročných podmínek, s životností 60 000 hodin. Na výběr je několik variant osvětlení: čistě bílé osvětlení různých barevných teplot, stmívatelné bílé osvětlení s nastavitelnou barevnou teplotou nebo dokonce programovatelné RGB a RGBW pro vytvoření libovolné barvy. Spotřeba je poměrně nízká – 6 až 12 W/m.

Podle výrobce se LED pásky mohou po vypršení životnosti snadno vyměňovat skrze přístupové jednotky na konci linie. Přes ně jde pásky vysunout a nahradit novými – vodící lišta je za tímto účelem opatřena malými kolečky. Z jednoho takového bodu lze provést výměnu až 30 metrů LED pásku. Údržba tak může probíhat poměrně rychle a bez nutnosti dočasně uzavírat daný úsek.

Zdroje: led-professional.com, organiclighting.com

Výrobce světelných diod Cree se specializuje i na LED pro svítilny a jiná přenosná zařízení. Nyní představili novou přelomovou řadu Cree XLamp XFL se třemi verzemi LED. Ty se liší zejména podle „cílového světelného toku svítilen” – 5 000 lm (XFL05K), 8 000 lm (XFL08K) a 10 000 lm (XFL10K). Nejjasnější z nich, XFL10K, dokáže dle tiskové zprávy výrobce vydat světelný tok až 20 000 lumenů, což je až trojnásobek výstupu moderních automobilových dálkových světlometů.

Oproti konkurenčním řešením o srovnatelném výkonu je vyzařující povrch nových LED o 90 % menší, což dle výrobce vede k přesnějším tvarům paprsku, menším barevným variacím a delší dosvitové vzdálenosti. Když vývojáři nasadili svou novou LED do již existujícího designu svítilny, zaznamenali zvýšení dosvitu o 54 %, a to na vzdálenost 644 metrů.

Diody XFL jsou dostupné v rozmezí teploty chromatičnosti 5000 K až 6500 K a s indexem podání barev (CRI) o hodnotách 70 a 80 Ra. Vzorky LED jsou dostupné již nyní, větší objemy se pak řídí běžnými dodacími lhůtami.

Zdroje: led-professional.com, cree-led.com

Jednou z oblastí výzkumu, do které NASA investovala nemalé částky, je osvětlení. Na jedné straně kvůli kvalitě života astronautů, kteří na ISS tráví 6 i více měsíců v kuse, na druhé straně i kvůli pěstování rostlin v kosmických podmínkách, které bude do budoucna potřebné pro hlubší průzkum vesmíru. A byly to právě poznatky získané z těchto výzkumů, které se velkou měrou podílely i na vývoji osvětlení do našich pozemských domácností a skleníků.

V letech 1997 až 2017 NASA financovala National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), který založili dva profesoři z Harvardovy a Jeffersonovy univerzity. Institut obecně zkoumal to, jak dlouhodobý pobyt ve vesmíru působí na člověka. Jednou z oblastí zájmu byly i zdroje osvětlení a jejich vliv na mozkovou aktivitu. Mimo jiné zde zjistili, že působení modré složky světla v nevhodný čas dokáže rozhodit biologický rytmus lidí, což vede k nedostatku odpočinku a únavě. Když se pak například v roce 2011 řešilo, čím na ISS nahradit stávající fluorescenční zářivky, výsledky výzkumu vedly k inovativnímu využití vhodných LED technologií, jež v průběhu dne zohledňují tzv. cirkadiánní rytmus astronautů.

Někteří z vědců, kteří původně pracovali na vytvoření LED modulů pro vesmírnou stanici, následně odešli do společnosti Lighting Science, kde získané poznatky využili komerčně. Tato společnost pak v roce 2018 dala vzniknout dalším firmám, které se věnovaly vývoji a výrobě cirkadiánního LED osvětlení pro kanceláře a domácnosti, např. Healthe. Dnes si může takovou cirkadiánní žárovku s proměnlivým jasem a barevnou teplotou snadno pořídit každý z nás.

Obdobný scénář nastal i v oblasti vnitřního pěstování rostlin, kde profesní zkušenosti z NASA nalezly uplatnění například ve společnosti VividGro, jež se zaměřuje právě na industriální pěstování.

Zdroj: ledinside.com

Německá společnost Hama, zaměřená především na fotografickou techniku a elektroniku, uvedla na evropský trh „chytrý“ RGB LED pásek pro vnitřní i vnější využití (stupeň krytí IP65 zajišťuje základní odolnost proti dešti a sněhu). Pásek o délce pěti metrů lze libovolně ohýbat do různých tvarů, připevňuje se pomocí přiložených klipů s vruty.

Rozličné barvy a světelné efekty se ovládají dálkově pomocí vlastní mobilní aplikace Hama Smart Home app, přičemž je kompatibilní i s populárními virtuálními asistenty typu Alexa a Siri. Ovládat lze běžné parametry, jako je výběr barev (16 milionů), jasu či kontrastu, a to i pro libovolně vybrané sekce pásku zvlášť. Kromě toho lze navolit i různé světelné efekty, jako je přelévání barev, pohyblivé efekty, reakce barev na hudbu (či jiné zvuky) nebo napodobení západu slunce navázané na reálný čas. Samozřejmostí je i časovač a nastavení různých časových plánů.

Z hlediska technických vlastností je udávaná životnost pásku 25 000 hodin, světelný tok 960 lumenů (srovnatelné s výstupem dvou klasických 40W žárovek) a maximální výkon činí 30 Wattů. V Německu se prodává za 89 €, u oficiálního českého distributora je k dostání za 1629 Kč.

Zdroj: ledinside.com, hama.cz

TrendForce – výzkumný institut v oblasti polovodičů sídlící na Tchaj-wanu – zveřejnil ve své nejnovější zprávě zajímavý výhled pro globální trh s LED osvětlením. Odhaduje, že letos bude z celkového prodeje 13,5 miliard LED světel zakoupeno 5,8 miliard kusů jakožto sekundární náhrada (tzn. výměna již vysloužilého LED světla za nové). To je téměř třikrát více, než v roce 2022 – mimo jiné to značí, že první vlna nahrazování klasických žárovek/zářivek za úspornější LED se už blíží ke konci.

LED osvětlení je zpravidla stavěno na životnost 15 až 40 tisíc hodin, díky čemuž může sloužit zhruba 7 až 10 let. To znamená, že především LED světla pořízená mezi lety 2014 až 2016 se letos dočkají velkého sekundárního nahrazování. Tento trend bude pochopitelně dále jen růst. Jak dále předvídá TrendForce, prodeje takovýchto sekundárních náhrad poprvé překonají prodeje prvotních náhrad už v příštím roce 2025.

Právě díky těmto masivním náhradám se do budoucna očekává, že globální trh s LED osvětlením se dostane do mnohem stabilnější polohy, kde bude možno očekávat i jisté cyklické jevy. V takovémto prostředí pak pravděpodobně bude i mnohem více záležet na renomé jednotlivých značek a návratnosti zákazníků k nim, třeba i po těch dlouhých deseti letech. Odhaduje se, že LED technologie už momentálně tvoří kolem 70 % osvětlení na celém světě.

Ohledně sekundární náhrady se nicméně očekávají i jisté překážky. Mnoho domácností postrádá povědomí ohledně potřeby náhrady a jednoduše preferují nižší cenu nad kvalitou – dosud se do mainstreamu nedostaly novější koncepty světel, které jsou šetrnější k našemu zdraví i prostředí, například nižším podílem modré složky světelného spektra nebo třeba vyšším indexem podání barev (CRI).

Zdroj: ledinside.com

Kalifornská společnost Bridgelux, prezentující se pod mottem přemosťujeme světlo a život™, se zabývá vývojem LED technologií zejména v oblasti příjemných světel do interiéru. V minulosti už přišla s různými celospektrálními „wellbeing světly”, nyní představila nový LED čip složený ze čtyř barevných složek.

Konkrétně se jedná o stmívatelný RGBW 3838 LED čip, který slibuje vytvořit takřka jakoukoli barvu světla. Podle vyjádření společnosti navíc toto specifické technické řešení umožňuje velmi věrně napodobit přirozenou barvu slunečního světla v průběhu dne, s proměnlivostí barevné teploty od 1800 K (východ/západ slunce) po 6500 K (poledne).

Čip je k dostání ve dvou variantách. Menší 10 mm čip nabízí světelný tok 1000-1500 lumenů s příkonem v rozmezí 10-15 W, zatímco větší 13 mm varianta poskytne 2000-3000 lumenů při příkonu 20-25 W.

Bridgelux při výrobě spolupracuje se společností Signify (majitel značky Phillips). Čipy mají vestavěny její modul WiZ, který lze ovládat aplikací WiZ App, popř. běžnými IR drivery s dálkovým ovladačem. Modul nabízí velmi rozmanité nastavení světel, ať už je to výběr konkrétní barvy, načasování zapnutí/vypnutí, nebo třeba nastavení automatického stmívání v průběhu dne podle přirozeného cirkadiánního rytmu.

Zdroj: ledinside.com, bridgelux.com

Proslulý švédský výrobce nábytku a dalšího vybavení představil poměrně zajímavé LED panelové světlo, které lze instalovat na strop i na zeď. Přichází ve dvou velikostních variantách 60 x 60 cm a 100 x 40 cm. Kromě jednoduchého severského designu nás samozřejmě zajímají jeho technické parametry.

Hlavní funkcí světelných panelů je bezdrátově ovládané stmívání jak do jasu, tak i do barvy světla. Ta se pohybuje v rozmezí od 4000 K do 2200 K – tedy od neutrální bílé až po velmi teplé světlo ještě teplejší než u klasické žárovky. Ovládat lze buď skrze vzdálené ovládání STYRAR nebo přes vlastní IKEA mobilní aplikaci s využitím jejího speciálního hubu DIRIGERA, popř. i skrze jiné systémy chytré domácnosti jako je Alexa od Amazonu, Google Home nebo Apple Home.

Relativně slušná je i životnost svítidla, která činí 25 000 hodin. Pěkný je i vysoký index podání barev (CRI) 90 Ra, který už představuje hodně věrné zobrazení barev, zatímco standardem dnes bývá spíše 80 Ra (maximum je 100 Ra, který poskytuje slunce a žárovky).

Co do výkonu a spotřeby je jmenovitý světelný tok menší varianty světla 4 600 lumenů a jmenovitý příkon 38 Wattů. V pohotovostním režimu svítidlo spotřebovává 0,38 W. Světlo tak spadá do nižší energetické třídy E, což však v kategorii stmívatelných světel určených do tzv. chytré domácnosti není zas až tolik překvapující.

Zdroje: ledinside.com, ikea.com