Google+

Milwaukee

Jak już wspominałem przy okazji mojej niedawnej publikacji na temat oświetlenia biurowego – opublikowanej w numerze 2 Fachowego Elektryka – dość często spotykam się z przekonaniem, iż rozwój techniki oświetleniowej ogranicza się do jej części, która skierowana jest do domów mieszkalnych. I tu padają terminy takie, jak m.in. „automatyka domowa”, „sterowanie mobilne”, „KNX” i przede wszystkim „LED”. Można odnieść mylne wrażenie, że na polu techniki oświetleniowej dedykowanej do pomieszczeń i budynków w których pracujemy, przeprowadzamy procesy produkcyjne bądź składujemy różnorodne produkty i półprodukty, świat nie osiągnął tak dużych postępów jak w naszych domach.

Fot. 1. Hala zakładu produkcyjnego z oprawami LED-owymi Fot. 1. Hala zakładu produkcyjnego z oprawami LED-owymi

Tymczasem jest zupełnie inaczej – producenci nowoczesnych opraw oraz całych systemów związanych z oświetleniem hal i magazynów doskonale zdają sobie sprawę z tego, że w tych pomieszczeniach pracownicy spędzają dużą ilość godzin każdego dnia – dlatego oferują produkty oparte na LEDowych źródłach światła i nierzadko wyprzedzające technologicznie ofertę kierowaną do domów i mieszkań.

Fot. 2. DIALux – znane oprogramowanie dla planistów oswietlenia z funkcją wizualizacji projektu Fot. 2. DIALux – znane oprogramowanie dla planistów oswietlenia z funkcją wizualizacji projektu. Fot.: STEINEL

Prawne uwarunkowania

W kontekście oświetlenia hal produkcyjnych i magazynów, polskie prawo odsyła do przepisów zawartych w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz do dwóch norm: PN -EN 12665:2011, o nazwie „Światło oświetlenie – Podstawowe terminy oraz kryteria określania wymagań dotyczących oświetlenia” i PN-EN 12464-1:2012, o nazwie „Światło i oświetlenie – Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach”. W myśl zapisów zawartych w tych dokumentach pracodawca musi zapewnić natężenie światła, którego minimum zostało określone, przy czym nie może dochodzić do zbyt dużych różnic luminacji (natężenia światła) w bliższym i dalszym otoczeniu pracownika. Znaczenie ma też temperatura barwowa światła – powinna być jak najbardziej zbliżona do światła naturalnego. Czynnik ten w ostatnich latach staje się kluczowy, gdyż jak wykazały wielokrotnie powtarzane badania, temperatura barwowa ma duży wpływ na kondycję psychiczną – a więc i wydajność – pracowników korzystających przez wiele godzin z oświetlenia w miejscu pracy. Oczywiście to wszystko nie może stać w sprzeczności z aspektami energetycznymi, tzn. że działania zmierzające do zmniejszenia zużycia energii przez oświetlenie nie mogą powodować pogorszenia aspektów związanych z postrzeganiem. Najnowsze generacje opraw opartych na diodach LED stanowią rozwiązanie wręcz idealnie spełniające wszystkie wymagania prawne dla właściwego oświetlania miejsc pracy takich jak hale produkcyjne czy magazyny.

Fot. 3. E-Line LED to nowa odsłona serii istniejącej od 25 lat Fot. 3. E-Line LED to nowa odsłona serii istniejącej od 25 lat. Fot.: TRILUX Fot. 4. Tytan LED – temperatura barwowa 3000 K lub 4000 K, CRI większe od 80 Fot. 4. Tytan LED – temperatura barwowa 3000 K lub 4000 K, CRI większe od 80. Fot.: LENA LIGHTING Fot. 5. Oprawa COSMO NOVA Fot. 5. Oprawa COSMO NOVA. Fot.: ES-SYSTEM

Dlaczego LED

Parametry światła generowanego przez oprawy LED (współczynnik oddania barw Ra, temperatura barwowa, kąt rozsyłu światła, skuteczność świetlna itp.) oraz techniczne parametry użytkowe opraw LED, takie jak IP (pyło- i bryzgoszczelność), waga, temperatura podczas pracy, czy dopuszczalna temperatura i wilgotność powietrza dla bezpiecznej pracy oprawy, spowodowały w przemyśle ogromny zwrot ku tej technologii. Wbrew pozorom nie jest tak, że zakłady produkcyjne poszukują oświetlenia wyłącznie energooszczędnego, takiego które pozwala zmniejszyć koszty oświetlenia hal produkcyjnych, bądź magazynów, składów czy innego rodzaju wielkopowierzchniowych pomieszczeń – a pamiętajmy, że systemy LED pozwalają na obniżanie kosztów oświetlenia o 50-80% w stosunku do tradycyjnego oświetlenia. Producenci i właściciele dużych hal oraz składów biorą mocno pod uwagę to, by oświetlenie było dobrane właściwie do konkretnego pomieszczenia i zapewniało bezpieczną i komfortową pracę ludziom tam przebywającym. Dlatego dziś dobór oświetlenia do hal czy magazynów prowadzony jest z reguły przy współudziale profesjonalistów posługujących się tzw. kalkulatorami, czyli programami oferowanymi przez producentów opraw LED. Programy te nie tylko wyliczają koszty użytkowania danego systemu oświetlenia, co przydaje się bardzo na etapie projektowania hali, czy w trakcie modernizacji starego systemu oświetlenia w istniejącym już obiekcie, ale przede wszystkim ułatwiają dobór poszczególnych modeli opraw i pozwalają na dobranie barwy i natężenia światła właściwego dla danego pomieszczenia. Pomagają też w doborze właściwego kąta rozsyłu światła, który w praktyce zawiera się najczęściej w zakresie 110-140 stopni w przypadku diod LED o dużej mocy. Rozsył i temperatura nabierają szczególnego znaczenia np. w wielkopowierzchniowych obiektach w których prowadzony jest handel w oparciu o wystawę czy prezentację produktów, a więc tam, gdzie walory estetyczne mocno wchodzą w grę.

Fot. 6. INDUSTRY FLOWER Fot. 6. INDUSTRY FLOWER. Fot.: ES-SYSTEM

Pozostałe cechy opraw LED dla magazynów i hal

Warunki pracy dla opraw LED w zakładach przemysłowych i magazynach bywają ekstremalne, dlatego producenci stawiają na nie tylko na bardzo wysoką skuteczność świetlną – z reguły w zakresie od 110 do 150 lm/W – ale też na wysoką szczelność i udaroodporność. Standardem stały się oprawy o współczynniku IP 66 oraz IK 08, sprawdzające się w chłodniach czy magazynach spożywczych dzięki zdolności do pracy w temperaturach od -30ºC do +35ºC. Oczywistością są dziś też oprawy z obudowami z odlewanego aluminium lub wytrzymałego poliwęglanu, wyposażone w diody LED o żywotności od 70 000 do 200 000 godzin, z jednoczesnym zagwarantowaniem szerokiego i symetrycznego rozsyłu światła w temperaturze barwowej 4000 K i przy współczynniku odzwierciedlenia barw Ra>85 oraz strumieniu świetlnym na poziomie około 5000 lumenów. Ponadto klienci biznesowi mają jeszcze jedno udogodnienie – bardzo szeroką ofertę rynkową oświetlenia LED dla hal i magazynów. Po prostu wybór jest dziś bardzo duży i często przy interesującym nas modelu oprawy możemy zdecydować o rodzaju klosza, rodzaju diody czy też o rodzaju obudowy (stal, aluminium, tworzywa sztuczne). Istotne w tym wszystkim są jeszcze inne aspekty dotyczące opraw LED, których znaczenie odczuwa się – czy raczej docenia – podczas wielogodzinnej pracy w hali. To one podnoszą wartość i przydatność profesjonalnych opraw LEDowych dla przemysłu i obejmują między innymi:

  • całkowitym brakiem zakłóceń EMI, poziomem emisji harmonicznych THD mniejszym niż 10%, współczynnikiem mocy PF zbliżonym do poziomu 1.0 i sprawnością elektryczną przekraczającą 90%, co pozwala na pracę opraw non stop, np. w halach z 3-zmianowym systemem pracy (24h/dobę),
  • możliwość regulacji intensywności światła i równomiernego doświetlenia wymaganych powierzchni poprzez zmianę gęstości strumienia świetlnego w określonym obszarze,
  • niwelację zjawiska lśnienia i odblasku – bardzo męczącego dla wzroku – dzięki emisji światła odbitego,
  • możliwość przygotowania oprawy do pracy w systemach automatyki, opartych m.in. na międzynarodowych standardach takich jak Dali czy KNX.

Adam Kusz, specjalista ds. serwisu, AFRISO Sp. z o.o. Maciej Gronert,
projektant oświetlenia TRILUX Polska

Ekspert Fachowego Elektryka
Dlaczego wysoki współczynnik odzwierciedlenia barw Ra jest ważny w przypadku oświetlenia LED w halach produkcyjnych i magazynach?

W miejscach, w których ludzie znajdują się przez cały czas pracy, zaleca się stosowanie źródeł światła zapewniających współczynnik odzwierciedlenia barw Ra na poziomie nie mniejszym niż 80. Ma to związek z tym, że długotrwałe przebywanie w gorszych warunkach oświetleniowych negatywnie wpływa na samopoczucie, a co za tym idzie – na bezpieczeństwo i wydajność. W sytuacji, gdy w danym miejscu pracownicy znajdują się stosunkowo rzadko i nie realizują w nim skomplikowanych zadań wzrokowych, wytyczne przewidują niższe Ra (przykładowo, w znajdujących się magazynach z regałami przejściach z obsługą, norma zaleca zachowanie Ra≥60). Z drugiej strony, poprawne wykonywanie przez dłuższy czas czynności, w których konieczna jest precyzja i doskonałe odróżnianie kolorów, wymaga Ra≥90. Dobrymi przykładami są: szlifowanie dekoracyjne, malowanie ręczne czy kontrola barwy.

Automatyka i najciekawsze rozwiązania projektowe

Sterowanie oświetleniem LED i zautomatyzowanie jego zachowania to droga do dodatkowych oszczędności. Jak wiadomo, nowoczesne automatyczne oświetlenie przemysłowe to nie tylko wszelkiego rodzaju oprawy, wyposażane w energooszczędne źródła światła, ale też całe zaplecze towarzyszącego osprzętu, bez którego sterowanie oświetleniem nie jest możliwe. Chodzi tu o czujniki o różnych możliwościach i zróżnicowanym przeznaczeniu z czujnikami natężenia światła na czele. To one mierzą ilość światła dziennego docierającego do wydzielonych stref za które odpowiadają i przekazują informacje do centralki, która – gdy uzna to wskazane – wzmacnia natężenie i ilość światła emitowanego przez oprawy LED, by zrekompensować niedostatek światła naturalnego i utrzymać ustalone w programatorze minimum oświetlenia strefy. Natomiast gdy światło dzienne jest odpowiednio silne, centralka stopniowo wygasza oświetlenie diodowe, generując w ten sposób dodatkowe oszczędności. Rolą czujników ruchu i obecności jest załączenie oświetlenia w momencie wykrycia ruchu lub obecności ludzi w danej strefie lub w całym pomieszczeniu oraz jego wyłączenie gdy w pomieszczeniu nikogo już nie ma. W ciągach komunikacyjnych wydzielonych wewnątrz hal, czujniki ruchu mogą tworzyć system podążania światła za człowiekiem, a właściwie wyprzedzania go – tak by kolejne strefy zostały oświetlone w miarę przemieszczania się wykrytej osoby. Bardziej zaawansowana automatyka oświetlenia LED pozwala na wprowadzanie do centralek odpowiednich cykli czy też harmonogramów dobowych lub tygodniowych, dopasowanych do sposobu i czasu w jakim hale lub magazyny z reguły są wykorzystywane. Dzięki temu, jeśli w weekendy hala nigdy nie jest użytkowana, można zapobiec zbędnemu automatycznemu uruchamianiu oświetlenia po zmierzchu, poprzez oznaczenie wyłącznie dni roboczych jako dni aktywnej pracy systemu. Z automatyką oświetlenia wiążą się ściśle rozwiązania projektowe, wśród których jednym z najciekawszych - z jakim autor miał ostatnio do czynienia - jest produkt o nazwie Prolog. Jest to moduł wyposażony w czujnik ruchu obserwujący zachowanie użytkowników badanego pomieszczenia oraz sensory mierzące m.in. poziom jasności światła – a wszystko to, co moduł mierzy zostaje powiązane z funkcją czasu i zaprotokołowane. Zadaniem modułu jest precyzyjne rozpoznanie potencjału energooszczędności pomieszczenia z uwzględnieniem specyfiki zachowania użytkowników w cyklu dobowym. Szacowanie możliwych oszczędności na tzw. oko staje się dzięki temu rozwiązaniu zbędne, gdyż moduł mierząc stopień marnotrawstwa energii zarazem określa rzeczywiste i indywidualne oszczędności leżące w zasięgu ręki.

ot. 7. PROlog – moduł obliczający rzeczywiste
marnotrawstwo energii przez stary system oświetlenia Fot. 7. PROlog – moduł obliczający rzeczywiste marnotrawstwo energii przez stary system oświetlenia. Fot.: STEINEL

Dialux natomiast, to rozwiązanie programowe, nie sprzętowe, gdyż jest to bezpłatne, popularne i kompleksowe oprogramowanie przydatne podczas profesjonalnego planowania oświetlenia w budynku lub hali. Software spod znaku Dialux jest już w Polsce doskonale znany, a jego kolejne wersje przynoszą coraz więcej udoskonaleń. Najwięksi producenci automatyki oświetleniowej oferują własne dane planowania oświetlenia w postaci tzw. „wtyczek” do Dialuxa, dzięki czemu użytkownicy oprogramowania zyskują dostęp do krzywych fotometrycznych, danych technicznych i modeli 3D wszystkich opraw i czujników danego producenta. Dialux nie tylko na bieżąco dostarcza aktualnych danych na temat opraw oświetleniowych wybranych marek, ale też zapewnia przestrzeganie wszystkich wytycznych krajowych i międzynarodowych (europejskich), określa indywidualne zapotrzebowanie na energię w danym projekcie i w bardzo wysokiej rozdzielczości wizualizuje wyniki planowania. Większość planistów oświetlenia w Europie oraz poza nią z reguły korzysta z kilku tego typu programów, ale niemal zawsze wśród nich znajduje się jedna z ostatnich wersji Dialuxa.

Adam Kusz, specjalista ds. serwisu, AFRISO Sp. z o.o. Marcin Czerwiński
Product Manager Lena Lighting S.A.

Ekspert Fachowego Elektryka
Żywotność układów zasilających diody LED z reguły jest niższa od żywotności samych diod LED – jak to wpływa na żywotność opraw LED’owych pracujących po 16-20 godzin w halach przemysłowych?

Stale zwiększająca się żywotność układów zasilających dochodząca już do 100 000 h pozwala renomowanym producentom na optymalny dobór komponentów, w celu zoptymalizowania żywotności oprawy, jednakże ciągle na rynku można spotkać oprawy, w których zastosowano tanie zasilacze o żywotności mniejszej od żywotności diod.
Bardzo ważną kwestią jest odpowiedni rozkład temperatur wewnątrz oprawy, gdyż żywotność drivera jest ściśle skorelowana z podawanymi przez producenta temperaturami mierzonymi w punktach ta oraz tc. Możliwa jest sytuacja gdy np. dla ta=55°C oraz tc=70°C żywotność jest określona na 100 000h, a dla ta=60°C oraz tc=75°C żywotność jest określona na 70 000 h dla tego samego drivera.
Na marginesie należy zaznaczyć, że producenci układów zasilających podają parametr określający minimalny wskaźnik bezawaryjności np. 50 000 h, dla Tcmax 90% co oznacza, że dla określonego czasu w określonej populacji 90% produktów będzie pracować bezawaryjnie. Warto podkreślić, że producenci driverów jak i producenci diod podają żywotności teoretyczne, wynikające z pewnych aproksymacji, a na faktyczną żywotność układu świetlnego zamontowanego w oprawie ma wpływ wiele czynników takich jak: konstrukcja oprawy i związany z nią rozkład temperatur, o którym pisałem powyżej, zastosowane komponenty (złączki, przewody), jakość wykonania (lutowanie), jakość opakowania, warunki pracy itd.
Należy jednak zwrócić uwagę, że z punktu widzenia użytkownika najważniejsza jest udzielana przez producenta gwarancja, ponieważ to ona określa jaki okres bezproblemowej eksploatacji przewiduje producent dla swojego produktu.
Równie ważną cechą jak długość gwarancji jest rzetelność gwaranta, czas reakcji na zgłoszenie gwarancyjne, partnerskie oraz indywidualne podejście do zgłaszanych problemów.
Wymienione powyżej cechy to domena największych producentów w tym Leny Lighting, posiadających wykwalifikowaną kadrę oraz odpowiednie zaplecze logistyczne, magazynowe i finansowe, które pozwala sprostać nawet najtrudniejszym wyzwaniom.
Nasza firma dzięki profesjonalnemu zapleczu R&D oraz nowoczesnemu laboratorium obsługiwanemu przez specjalistów, a także stale kontrolowanemu procesowi montażu, jest w stanie udzielić z pełną odpowiedzialnością, na każdą z produkowanych przez siebie opraw 5 letniej gwarancji, w tym na oprawy przemysłowe np. linię TYTAN, które pracują w trudnych warunkach.

Podsumowanie

Oświetlenie LED w halach i magazynach to nie pieśń przyszłości, lecz teraźniejszości – rewolucja dokonała się, przewaga diod LED nad innymi technologiami jest niewątpliwym faktem. Warto jednak zauważyć, że również oprawy oświetlenia awaryjnego coraz częściej wyposażane są w LEDowe źródła światła, przy czym różne modele różnią się między sobą nie tylko sposobem montażu takich opraw (pod sufitem, natynkowo, podtynkowo), ale też rodzajem diod i soczewek pozwalających na skuteczne zwiększanie powierzchni oświetlanej przez oprawę przy zachowaniu tego samego natężenia światła. Niezależnie jednak od tego, gdzie i w jaki sposób oprawy LED są stosowane, zawsze generują oszczędności i pozwalają z większym spokojem myśleć o stabilności i żywotności systemu oświetlenia w danym obiekcie.

Łukasz Lewczuk
Na podstawie materiałów publikowanych m.in. przez:
Steinel Vertrieb GmbH,
Osram Lighting Sp. z o.o.,
ES-SYSTEM S.A.,
Lena Lighting S.A.,
P.H. Alfa Elektro Sp. z o.o.
Trilux Polska Sp. z o.o.