Jste zde

Aktualizováno: Spectrometer Ocean Optics a spektra žárovek, zářivek a LED svítidel

Dá se říci, že konečně je dostupná náhrada za žárovku, která se jí blíží i kvalitou světla a tou je LED. A protože i světelný tok a samozřejmě pořizovací cena začínají být na rozumné úrovni, nastal podle mého laického osobního názoru konečně čas dát sbohem většině zářivkových zdrojů.
AKTUALIZOVÁNO 14. 12. 2015:
Firma, která dodává spectroscop, byla velmi ochotná a vykorespondovala s výrobcem vlastnosti a graf spektrálni citlivosti přístroje, viz obr.
 
 
Z grafu je jasné, že citlivost směrem k delším vlnovým délkám strmě klesá. Vzhledem k předpokládanému použití přístroje na relativní měření, přenosu tras či filtrů to důležité není. Nicméně pro absolutní měření spekter zdrojů se tento levný přístroj nehodí. Je případně možné si nechat spectroscop draze překalibrovat, anebo samozřejmě použít řádově dražší přístroje. Nicméně i přes tento nedostatek zůstává smysl článku zachován. LED zdroje mají pěkné spojité spektrum a většina zářivek ne.
 
 
Má kontrola spekter světelných zdrojů není samozřejmě žádné měření a má jen zcela informativní charakter, ale kdyby se obrázky těchto spekter tiskly na krabičky místo energetických tříd, tak si troufám říci, že si zářivkové úsporky už nikdo kupovat nebude. A mimochodem, je nepochopitelné, že když se třeba u olejů značí kvalita vyšším písmenem abecedy, tak u tříd energetické úspornosti se úředníci v technice neinspirovali a zvolili nesmyslný opačný systém, takže jim poměrně rychle došla písmenka.
 
Obr. 1: Obrazovka obslužného programu OceanView spectroskopu
 
Spektrometer je z hlediska principu jednodušší než digitální fotoaparát, ale cenově je to úplně jinde. V zásadě je složen ze vstupu, který je tvořen konektorem pro optický kabel, za ním je štěrbinová clonka a pak paprsek dopadá na difrakční mřížku, která z něj udělá „duhu“. Soustavou zrcadel se prodlouží optická dráha a světlo rozložené na barevné spektrum dopadne na lineární CCD snímač s ocejchovanými fotodiodami. Velikostí je zařízení srovnatelné s velkou krabičkou od sirek a je napájeno z USB portu, který slouží i pro přenos dat. Obslužný program je napsaný asi v Javě a ovládání mi přišlo nestandardní. Nechtělo se mi do toho hlouběji pronikat a tak ukázky spekter zdrojů pro tento článek vznikly jen jako kopie obrazovky (prt sc).
 
Obr. 2: Provedení spektrometru USB650 firmy OceanOptics
 

 

... se zářivkama lze zato dělat jiná kouzla :-)
 
Abych ale zářivky jen nehaněl, mají samozřejmě v osvětlovací technice stále své místo a dokonce jsem našel při svých pokusech jednu značkovou, která neměla světelné spektrum jak „hřeben na pleš“. Nebyla to úsporka, ale krátká lineární zářivka, kde se pravděpodobně nešetřilo na luminoforu.
 
Obr. 3: Spektrum kvalitní značkové lineární zářivky
 
Zbytek lineárních zářivek v kontrolované budově už tak pěkně nevypadal a bohužel podobný tvar spektra měly úplně všechny úsporky, které jsem měl k dispozici. Po pravdě, ale nebyly to až na výjimky většinou žádné kvalitní značky, ale vesměs „no name“ výrobci.
 
Obr. 4: Typické spektrum „no name“ úsporné zářivky (závit E27)
 
Velké zklamání pro mne byla i vychvalovaná úsporka se studenou katodou CCFL, která by měla mít i velmi dobrý index barev Ra (Color Rendering Index - CRI). Tím ani nemyslím to, že po pár letech subjektivně svítí málo a dlouho nabíhá do plného jasu, jen se mi nelíbí to „zubaté“ spektrum. Osobně nevěřím ani tomu, že se dožije deklarovaných 30 let běžného používání. Trubice možná ano, ale o elektronice mám pochybnosti. Ale to platí obecně i pro ledky (za rok mi odešly dvě - různě poblikávají).
 
Obr. 5: Spektrum úsporné zářivky se studenou katodou CCFL
 
Naopak velmi příjemně překvapily venkovní sodíkové lampy. O těch jsem byl přesvědčen, že mají prakticky monochromatické světlo. Ale to prý platí jen o nízkotlakých výbojkách. Samozřejmě i tak je to příšerné, ale i tady je velká naděje, že tahle „hrůza“ světelného oranžového smogu z měst časem zmizí a nahradí ji také ledky. Je to jen otázka ceny, protože dnes už existují i výkonné LED zdroje používané třeba pro osvětlování tělocvičen.
 
Obr. 6: Spektrum vysokotlaké sodíkové pouliční lampy
 
Mnohem lepší spektrum mají samozřejmě obyčejné žárovky. Odměřil jsem rovněž starou vakuovanou uhlíkovou Edisonku, abych vyloučil vliv plynové náplně (argon, dusík) wolframové zářivky na tvar spektra. Obě žárovky vykazovaly propad na hranici infračerveného záření. Moje hypotéza je, že za to může spektrální závislost propustnosti skla baňky.
 
Obr. 7: Spektrum wolframové žárovky 60 W / 240 V
 
Pro zajímavost uvedu i bílou (bílá stránka z počítače) na zobrazovačích. Plazmové výboje starší plazmové obrazovky mají RGB špičky. Citlivost spektroskopu je pro toto zobrazení ale příliš malá.
 
Obr. 8: Spektrum plazmové televizní obrazovky při zobrazení bílé barvy
 
Novější notebook má pravděpodobně LED podsvícení. Opět byla sejmuta zobrazená bílá barva stránky spuštěného programu OceanView.
 
Obr. 9: Spektrum LCD s LED podsvícením při zobrazení bílé barvy
 
Zajímavě má řešeno barevné skládání barev dataprojektor s mikrozrcátky DLP. V promítaném kuželu světla rotuje RGB Y barevný kotouček s kvalitními dichroickými filtry. Mimochodem je velmi názorné promítat bílé světlo skrz „vykuchaný“ filtr z pokaženého projektoru a sledovat názornou změnu spektra.
 
Obr. 10: Spektrum DLP projektoru při zobrazení bílé barvy (odraz od promítací plochy)
 
Pro úplnost je samozřejmě vhodné vše doplnit i o spektrum denní oblohy. Snímáno to bylo myslím při zatažené obloze a doufám, že jsem při tom nezapomněl otevřít skleněné okno.
 
Obr. 11: Spektrum denního světla
 
No a na závěr jsou ještě uvedena spektra LED zdrojů. Doby, kdy měly ledky výrazný zub na kraji spektra, jsou už pryč. Tak tomu bylo například u bílé ledky 10 let starého levného mobilního telefonu. Spektrum má ale podobný tvar jako denní světlo.
 
Obr. 12: Spektrum starší bílé LED s výrazným zubem v UV oblasti
 
Moderní LED mají zub na kraji UV oblasti potlačený, a protože příjemněji je vnímáno teplejší světlo než původně modře laděné ledky, mají i trochu změněnou křivku luminoforu. Tepelné ladění téměř odpovídá žárovce (2 700 K).
 
Obr. 13: Spektrum efektového plošného RGB panelu při nastavení bílého světla
 
Vzhledem k tomu, že jsem si pohrál i s efektovým LED svítidlem, které míchalo barvy včetně bílé z RGB ledek, troufnu si říci, že se pro osvětlování používá jiný princip a to UV LED s kvalitním luminoforem, který světlo převede na viditelné spektrum, stejně jako tomu bylo u kvalitní zářivky (obr. 3).
 
Obr. 14: Spektrum moderní LED úsporky 20 W, 1 800 lm v závitu E27
 
Velmi podobná spektra měly i ostatní a to i „no name“ LED včetně mnou oblíbených vláknových ledek připomínajících klasickou žárovku. Ty svítí sice o něco méně než ostatní provedení ledek, ale mně se prostě líbí. Už se prodávají i u nás a dokonce je začali vyrábět i značkoví výrobci.
 
Obr. 15: Spektrum vláknové LED žárovky 8 W, 1 050 lm
 
Na poslední fotce je po rozbití skleněné baňky vidět i vnitřní řešení klasické LED úsporky. Elektroniku zkontrolovat pohledem nejde, protože v patici je elektronická část zalita do neprůhledné pryskyřice.
 
Obr. 16: LED zdroje 20 W, 1 800 lm a 8 W, 1 050 lm filament se skleněnou baňkou
 
Samozřejmě je to, ostatně jako velká část věcí, spotřební elektronika a kazí se, ale opravdu to svítí pěkně a s nulovým náběhem do plné svítivosti. Dokonce se přitom dá i fotografovat s přirozenými barvami. A hlavně se tyto LED zdroje dají koupit za rozumné peníze a nejen když je akce v nějakém potravinovém marketu.

 

Závěr

 
Řekl bych, že je dobojováno. Úsporné zářivky skončí, žárovky z energetických důvodů taky a z minulosti zůstane už jen dokonalý tvar žárovky a Edisonův závit.
 
 
Hodnocení článku: 

Komentáře

Jsem rád, že LED žárovky dopadly velmi dobře. Zároveň doufám, že zářivky už brzo skončí tam, kam nejlépe patří (na recyklační lince resp. v historii)...

Ono ta problematika tak jednostranná nebude. Zářivky jsou pořád účinností o něco lepší než LED a obávám se, že to tak ještě chvíli zůstane. Obě technologie se opírají o sekundární emisi, kdy je primárním zdrojem nasvětlován luminofor a teprve ten září. Zkuste si někdy nasvítit pomocí modré LEDky bílou LEDku. Ta se rozsvítí. Z toho plyne, že ve spektru bude VŽDY nějaká ta emisní špička a bude velmi těžké získat spojité spektrum klasické žárovky. Kvalita LEDek a zářivek je tak závislá na použitém luminoforu a celkovou životnost určuje řídicí elektronika. I když jsem velký fanda LEDek, uváděné "bludičky" v podobě několika Watových modelů moc neuznávám. Zvýšená teplota decimuje životnost a postrádá smysl. Pokud uvažujete o LED osvětlení, v podstatě jedinou možností jsou výkonové moduly s výkony mezi 30-200W. Nejsou příliš dostupné (nyní), ale tam je budoucnost. Obývací pokoj osvětlený čtyřmi 8W LEDkami si nedokážu představit. Z testů, které jsme prováděli, bylo vidět, že účinnost kalsických výkonových LED je něco mezi 80-110lm/W. Česky přeloženo, výkon LEDkové žárovky je třeba vynásobit cca 4x, abyste dostali ekvivalent klasické žárovky. Nakonec to ale stejně vyhraje subjektivní dojem zákazníka a mediální masáž. LEDkám zdar!

Dovolim si nesouhlasit, krome loznice s zarovkama, uz mam vsude ledky a sviti to opravdu dobre, pro predstavu staci zajit do nejakeho hobby marketu, kde maji steny ruznych rozsvicenych zdroju. Po pravde naprosta vetsina je typ z posledni fotky (ta rozita a ne vlaknova filament, protoze se delaji v mensich svetelnych tocich a jsou vyrazne drazsi). Klicovy je svetelny tok v lumenech, ten jsem kontroloval loni v Ulbrichtov kouli a vyrobci nelzou. Takze asi se domluvime, ze zlaty standard je 100W zarovka cca 1350 lumenu a takove svetelne LED zdroje se uz koupit opravdu daji. S tou telocvicnou osvetlenou LED je to taky pravda, mam znameho spravce telocvicny a z rocni zkusenosti po vymene svitidel je nadsen, uspora pres tretinu a sviti to pekne a hodne.

Cekal jsem ale jinou reakci, pro ucely clanku je ten spektometr vyhovujici, ukazal, ze zarovka i ledky na rozdil od naproste vetsiny zarivek maji pekne spojite spektrum. Problem je ale infra, spektrum zarovky, ktera ma 5 procent svetlo a 95 procent teplo musi vypadat uplne jinak (vyzarovaci zakon). Totez denni svetlo, kdyby vypadalo takhle, tak je planeta zmrzla koule. BUd za to muze opticky kablik, pres ktery jsem to meril, anebo ten pristroj nema kompenzaci na pokles zisku fotodiod v infra (nebo jsem si neprecetl navod k obsluze). Podivny propad je na hraici infra i u grafu denniho svetla nejen u zarovky, ale je kousek bokem

jestli mate nejake napady, proc tak sem s nimi :-) Ma to kalibracni protokol, ale jen vodorovne vlnove delky svisla osa kalibrovana neni

totéž měření se dá udělat s nepoužitelným CD (DVD) médiem a digitálním foťákem třeba v mobilu, viz:http://petr-kubac.blog.cz/1102/mereni-barvy-svetla-zadarmo-a-spravne   po vlastních pokusech téměř souhlasím s výše uvedeným, pouze bílé LED jsou v různých kvalitách a většinou s "dírou" v oblasti modrozelené. Zářivky jsou samozřejmě v různých kvalitách, je to v označení typu, číslo v podstatě označuje index podání barev, čím vyšší, tím lepší.

Kolega mi přinesl k prozkoumání LED žárovku, která po záruce začala blikat podobně jako doutnavka imitující světlo svíčky. Protože mne velmi zajímala "střeva" této žárovky, za použití trošky násilí jsem se dovnitř dostal. Pro napájení je použit obvod BP2831A Zatím jsem neměl čas na výzkum, co v té elektronice odešlo. Zde jsou 4 fotografie: http://mirma.rajce.idnes.cz/LED_zarovka/

Když jsou obojí - LED i zářivkové úsporky - založeny na luminoforu, který mění světlo z UV, tedy v obou případech by mohl být ten stejný (?), proš jsou takové rozdíly ve spektrech LED (spojité) a úsporek (čárové, nespojité) ??

Já jsem taky moc rád, že se LED žárovky chytli. Téhle technologii držím jako milovník šetření a trvale udržitelného rozvoje v souladu s přírodou už od začátku. V celém bytě už nemám ani jednu halogenku, vše jsem koupil na LEDko (lampy, žárovky, osvětlení.) A mám krásně prosvětlenou domácnost a fajn pocit, že dělám něco správně :) 

Pořídil jsem si pár filament led z Číny o příkonu cca 6W. Světelný výkon celkem nic moc, inzerovaných 100 lm/W ani náhodou, ale o to nešlo. Šlo o tu podobu s klasickou žárovkou. Ze tří kusů první sloužila cca dva měsíce, druhá o měsíc déle a tu třetí jsem nahradil něčím jiným. Co tyčinka to jeden watt. Z konstrukce je celkem patrné, že uchladit tento watt jen tak vzduchem, když kolem je těch tyčinek víc, asi nelze. První kousek prostě odešel na to, že se tyčinky postupně patrně teplem začaly rozpadávat a drolit. Tomuto dobrovolníkovi jsem rozbil baňku, abych se podíval na elektroniku. No bylo jasné od začátku, že tam žádná nebude, protože by se do závitu nevešla. Byla tam klasika můstek, odpor, kondenzátor, tyčinky v sérii. Akorát baňka byla naplněna nějakým plynem, protože jsem zaznamenal celkem smrad po rozbití. Možná vzorek běžné atmosféry v Číně, nebyl jsem tam. Tyto filament kousky se už ubjevují i pod značkou Philips. Bohužel, mám vážné důvody v tomto případě Philipsu nevěřit. Na základě této zkušenosti, byť je izolovaná, si už nic podobného nekoupím a vrátím se ke kvalitně chlazené klasice.

LED bez menice nebrat, nasleduje maler v podobe manzelky. Ty zarovky blikaj a blikaj. Ja si niceho nevsim, nezdalo se mi. A ejhle blikaj a to v rytmu vysilani HDO. Kdo si mysli ze neni mozne aby se tech asi tak 5V spicky projevilo viditelne na jasu, at si uvedomi ze je tam kondenzator a kmitocet HDO je 216Hz (tedy reaktance kondu je 4x mensi nez pro 50Hz), takze na proudu se opravdu projevuje narustem o az 10%. Coz uz sakra poznat je.

Zajímavé téma, sice nejsem expert, nicméně se mi nezdá, že by signál HDO mohl viditelně ovlivnit svítivost LED žárovky bez měniče. Máte pravdu v tom, že reaktance kondu umožňuje snazší prostup signálu s vyšší frekvencí, ale to by ten signál musel mít dostatečné ampéry a není mi jasné, proč by tomu tak u signálu HDO mělo být. Na druhou stranu příkon těchto LED bludiček je tak malý, že i malá posila by nějaký efekt mít mohla. Ale každopádně LEDkové žárovky bez měniče nebrat, protože blikají na frekvenci 100 Hz, což pro citlivé oko může být nepříjemné.

Škoda, že ten spectometer není kalibrovaný, má výrzaně potlačenou modrou  (viz obr. 7 a obr 11.) srovnej s např. http://www.luxvitaest.cz/, pak ty LEDky vycházejí bez modrého zubu, což není pravda a je to zavádějící, ve skutečnosti je to horší ...

Stránky