Źródło światła do domu – ekologia, ekonomia i przyzwyczajenie

Źródło światła do domu – co wybrać?

Żarówek halogenowych już nie kupisz!

Niedawno znów zrobiło się głośno o rodzajach oświetlenia, gdy z dniem 1. września 2018 roku weszło w życie rozporządzenie Komisji Europejskiej w sprawie wycofania z rynku żarówek halogenowych o napięciu 230 V. Od tego dnia nie będzie można produkować i wprowadzać do sklepów detalicznych popularnych halogenów; na półkach pozostaną tylko sklepowe zapasy. W sprzedaży mają być dostępne jedynie energooszczędne źródła światła: świetlówki (lampy fluorescencyjne) i LED.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze oświetlenia?

W celu zrozumienia argumentów za i przeciw różnym rodzajom oświetlenia (nawet jeśli argumenty za halogenami nie mają już znaczenia – unijna klamka zapadła), należy wyjaśnić sobie podstawowe pojęcia. Z punktu widzenia komfortu użytkowania, najważniejszymi parametrami światła są:

  • widmo emisyjne

  • współczynnik oddawania kolorów

  • temperatury barwowa

Widmo emisyjne

Wszyscy znamy eksperyment z pryzmatem, gdzie przez przezroczystą trójkątną bryłę przepuszcza się promień świetlny, by dokonać jego analizy albo zwyczajnie cieszyć się z otrzymanej małej tęczy. Pryzmat służy do analizy widma światła widzialnego, które w przypadku światła słonecznego jest widmem ciągłym, to znaczy tworzy ciągły obszar lub szerokie pasy w zakresie wszystkich widzialnych (dla człowieka) długości fal. Widmo liniowe pokazuje się w postaci kolorowych prążków odpowiadających danym gazom atomowym. Widmo pasmowe to coś pośredniego między widmem ciągłym a liniowym i odpowiada związkom gazów atomowych, gdzie poszczególne długości fal (kolorów) zlewają się ze sobą.

Porównanie widma różnego rodzaju światła

Współczynnik oddawania koloru CRI lub Ra

Współczynnik oddawania kolorów wiąże się bezpośrednio z widmem światła widzialnego. Główny wpływ na odbiór barw przez oko człowieka ma skład widma emisyjnego: im bardziej ciągłe i jednorodne, tym lepiej oddaje barwy przedmiotu, na który takie światło pada. Wynika to z tego, że światło emituje wszystkie długości fal, które mogą się odbić od obserwowanego obiektu i tym samym umożliwić poprawną identyfikację koloru. Jesteśmy przyzwyczajeni do ciągłego widma światła słonecznego o największej intensywności w żółto-zielonym paśmie widma, rozproszonymi przez ziemską atmosferę. Współczynnik oddawania kolorów CRI lub Ra ma wartości od 0 do 100, gdzie 100 odpowiada światłu naturalnemu, a 0 światłu monochromatycznemu, w którym niemożliwe jest dostrzeżenie barw.

Współczynnik oddawania barw CRI/Ra

Temperatura barwowa

Temperatura barwowa umożliwia obiektywne określenie rodzaju bieli oświetlenia. Punktem odniesienia jest temperatura ciała idealnie czarnego, w której wysyła promieniowanie o tej samej barwie, co porównywane źródło promieniowania. Wartość tę podajemy w skali Kelvina. Temperatura barwowa światła dziennego wynosi około 6500 K i uzależniona jest od położenia słońca na niebie: o wschodzie i zachodzie temperatura barwowa spada do około 3000 K. Polska Norma kwalifikuje rodzaje oświetlenia w zależności od ich temperatury barwowe:

  • poniżej 3300 K – barwa ciepła,

  • 3300 K – 5300 K – barwa neutralna,

  • 5300 K – barwa chłodna

Porównanie temperatury barwowej światła

Jakie są rodzaje oświetlenia używane w domu?

Mam nadzieję, że ten wstęp uporządkował nieco pojęcia. Teraz czas na porównanie dostępnych i nieodżałowanych źródeł światła do użytku domowego. Mamy (lub mieliśmy) następujące domowe źródła światła elektrycznego:

  • Żarówka wolframowa

  • Żarówka halogenowa

  • Świetlówka, czyli lampa fluorescencyjna

  • LED, czyli dioda elektroluminescencyjna

Żarówka wolframowa, czyli ta klasyczna

Żarówka wolframowa to typ lampy żarowej, gdzie światło wytwarza rozgrzany pręcik z trudno topliwego materiału, pierwotnie grafitu, później wolframu. Bańka żarówki jest wypełniona mieszanką gazów szlachetnych (zwykle argon i azot) lub próżnią. Światło uzyskiwane z żarówek wolframowych jest zbliżone do światła naturalnego: cechuje się ciągłym widmem, współczynnik oddawania barw wynosi 100, a jego temperatura barwowa wynosi około 2700 K, czyli jest cieplejsze niż światło słoneczne o zachodzie (dla porównania barwa płomienia świecy to 1800 K). Wszystko to sprawia, że światło klasycznej żarówki jest przyjemne dla ludzkiego oka. Dlaczego więc popadła w niełaskę Komisji Europejskiej? Przede wszystkim, żarówka wolframowa cechuje się bardzo niską efektywnością świetlną: tylko 5% energii przekształcanej jest w światło, pozostałe to promieniowanie cieplne. Z jednego wata mocy żarówki można uzyskać zaledwie 8 do 16 lumenów, przeciętnie 12 lm (lumen to strumień świetlny określający moc źródła światła, a lm/wat określa skuteczność świetlną). Modne żarówki „edisony” cechuje jeszcze niższa skuteczność: zaledwie 6 lm/wat. Ponadto żarówki mają niską trwałość z powodu przepalania się żarnika – źródła promieniowania świetlnego. Są za to najtańsze i zakup nowej żarówki nie jest obciążeniem dla domowego budżetu.

Żarówka wolframowa, czyli klasyczna żarówka żarnikowa, wycofana ze sprzedaży na terenie UE od 2016 roku

Żarówka halogenowa – wycofana od 1. września 2018

Żarówka halogenowa jest także rodzajem żarówki żarnikowej, gdzie składową bańka wypełniona jest mieszaniną gazów z dodatkiem halogenu. W wyniku reakcji chemicznych zachodzących między parami wolframu z żarnika i halogenem, następuje regeneracja żarnika, co znacznie przedłuża trwałość żarówki. Temperatura barwowa żarówki halogenowej jest nieco wyższa niż tradycyjnej i wynosi 2800 K, ale na specjalne potrzeby (np. dla filmowców) istnieją też żarówki o barwie światła zbliżonej do światła słonecznego. Widmo światła żarówki halogenowej jest ciągłe, a współczynnik oddawania barw taki sam jak żarówki tradycyjnej, czyli CRI=100. Dlatego żarówki halogenowe w kształcie klasycznej bańki i na trzonku E27 stosowano do niedawna jako zamiennik tradycyjnych żarówek. Żarówki halogenowe posiadają dwukrotnie dłuższą żywotność od tradycyjnych żarówek. Skuteczność świetlna żarówek halogenowych jest wyższa niż tradycyjnych i wynosi do 18 lm/wat, a to dzięki wyższej temperaturze osiąganej na żarniku. Wciąż jednak większość energii elektrycznej pobieranej przez żarówkę jest zamieniana w promieniowanie cieplne. Z tego powodu w ramach ograniczania emisji dwutlenku węgla, od 1. września 2018 roku nie można produkować i wprowadzać do handlu detalicznego żarówek halogenowych.

Żarówka halogenowa do września 2018 r. była zamiennikiem tradycyjnych żarówek, obecnie wycofana ze sprzedaży na terenie UE

Nielubiana świetlówka

Lampa fluorescencyjna, potocznie zwana świetlówką, jest rodzajem lampy wyładowczej. Świeci ona poprzez wyładowania elektryczne w oparach metali lub gazów. Lampy wyładowcze najczęściej wymagają zastosowania dodatkowych układów elektrycznych zapłonowych i zmniejszających napięcie prądu. Bańki lamp wyładowczych mają formę podłużnej rury, często uformowanej w różne kształty. Niektóre z rodzajów lamp mają bańki pokryte luminoforem, czyli farbą o właściwościach luminescencyjnych.  Świetlówka, czyli lampa fluorescencyjna, jest właśnie takim rodzajem lampy wyładowczej, gdzie za efekt świetlny odpowiada luminofor pokrywający wnętrze szklanej rury. Wyładowanie elektryczne wzbudza opary rtęci (sic!) i argonu do promieniowania ultrafioletowego, które z kolei wzbudza luminofor do efektu fluorescencji. W zależności od składu luminoforu, można uzyskać różne barwy światła białego (neutralną, ciepłą, zimną) lub kolorowego (np. zieloną czy niebieską). Każdy kto miał do czynienia ze świetlówką wie, że nie daje ona światła na tyle przyjemnego, by sprawdzała się w domowym zastosowaniu. Odpowiada za to przede wszystkim nieciągłe widmo światła, uzależnione ponadto od rodzaju zastosowanego luminoforu. Wpływa to na możliwość rozróżniania kolorów w takim świetle. Współczynnik oddawania barw dla typowej świetlówki wynosi 80, zaś świetlówki do specjalnych zastosowań (np. kontrola barwy) cechuje CRI=96-98. Dla porównania światło naturalne i żarówki tradycyjnej oraz halogenowej ma CRI=100, zaś wysokoprężna sodowa lampa wyładowcza używana do oświetlenia ulic ma CRI=22-65, zaś tzw. biała soda (nowsze oświetlenie przestrzeni miejskich) ma CRI=85. Temperatura barwowa świetlówek jest różna, zależna od zastosowanego luminoforu. Dodatkową cechą lamp fluorescencyjnych jest migotanie wywołujące efekt stroboskopowy. W oświetleniu przestrzeni z maszynami w ruchu należy ten efekt kompensować na przykład poprzez podłączenie świetlówek o innej fazie. W warunkach domowych zminimalizowano migotanie w lepszych świetlówkach kompaktowych z elektronicznym układem stabilizującym. Warto wiedzieć, że oprócz męczącego wzorku pasmowego widma światła i migotania, świetlówki wytwarzają szkodliwe dla oczu promieniowanie ultrafioletowe (droższe świetlówki posiadają filtry UV). Stłuczenie świetlówki uwalnia groźne dla zdrowia pary rtęci. Ponadto z czasem zmniejsza się temperatura barwowa, a skuteczność świetlna żarówki spada. Dlaczego więc Unia Europejska uważa świetlówki za lepsze źródło światła niż tradycyjne żarówki? Przewagą lamp fluorescencyjnych jest ich znacznie większa skuteczność świetlna sięgająca aż 105 lm/w, przy czym kompaktowe mają skuteczność połowę niższą, (żarówka halogenowa zaledwie do 18 lm/w) i mniejsze nagrzewanie się. Ma to ograniczać emisję dwutlenku węgla do atmosfery w tych krajach, gdzie elektrownie węglowe są głównym dostawcą energii elektrycznej. Lampy fluorescencyjne mają też dłuższą żywotność pod warunkiem, że nie są często włączane i wyłączane. Świetlówki kompaktowe wyposażone są w zintegrowane układy zapłonowe, mają gwinty i wymiary umożliwiające stosowanie ich w typowych oprawach lamp. Znacznie droższe w zakupie od tradycyjnych żarówek, mają się cechować dłuższą żywotnością i energooszczędnością.

Świetlówka kompaktowa jest kojarzona z nieprzyjemnym, długo rozpalającym się światłem

Wszechstronne LED

Diody LED robią w ostatnich dekadach zawrotną karierę. LED to skrót od light-emitting diode, czyli po prostu dioda elektroluminescencyjna lub prościej: dioda świecąca. LED to półprzewodnik, pod wpływem napięcia lub pola elektrycznego emitujący promieniowanie w zakresie (między innymi) światła widzialnego. Została wynaleziona w 1962 roku w USA, choć zjawisko świecenia diod używanych w radioodbiornikach zostało zauważone i opisane jeszcze w latach 20. XX wieku w ZSRR. W zależności od użytego półprzewodnika (związków pierwiastków), LED mają różne barwy białe (od ciepłej białej do zimnej) i kolorowe (np. LED RGB, RGBA i RGBW). Diody mają kształt niewielkiej banieczki lub płaskiego prostopadłościanu albo spotykaną w lampach LED żółtej płaskiej „naklejki” – LED SMD. Wspomniane lampy LED to teraz unijny faworyt w oświetlaniu naszych domów. Światło lampy LED ma przypominać światło tradycyjnych żarówek, więc stosuje się niebieską diodę pokrytą luminoforem. Niebieskie światło wzbudza luminofor, który emituje żółto-zielone światło i w rezultacie zmieszania tych dwóch kolorów otrzymujemy światło białe o różnej temperaturze barwowej, uzależnionej od zastosowanego luminoforu – tak jak jest to w przypadku świetlówek. Lampy te są dostępne w formie tradycyjnych żarówek: zarówno rozmiar i kształt bańki oraz wybór gwintów umożliwia stosowanie LED w zwykłych lampach; także wbudowana przetwornica napięcia pozwala na bezproblemowe stosowanie takich lamp w zwykłych oprawach. Lampy LED cechuje wysoka skuteczność świetlna na poziomie 80 lm/w (choć opracowano lampę o skuteczności ponad 300lm/w) i efektywność na poziomie 95% – tylko 5% energii elektrycznej jest tracone, np. w postaci promieniowania cieplnego. Lampy LED wyróżniają się długą żywotnością – sama dioda może świecić dekady, znaczenie ma za to jakość stosowanej elektroniki. Częste włączanie i wyłączanie lamp LED nie jest dla nich szkodliwe, a pełną jasność lampa osiąga w czasie poniżej jednej sekundy, więc jest to oświetlenie wygodne do stosowaniu w domu w pomieszczeniach takich jak toaleta lub przedpokój. LED nie wydziela promieniowania UV, więc nie jest tak szkodliwy dla wzorku, nie powoduje też blaknięcia powszechnie stosowanych w domu barwników (tapety, tekstylia, farby, obrazy). Niestety lampa LED ma swoje wady. Przede wszystkim nieciągłe widmo światła, co skutkuje współczynnikiem oddawania barw na poziomie Ra=80. Najdroższe lampy, na razie dostępne tylko w USA, cechuje Ra=93, zaś lampy muzealne to nawet CRI=95. Halogeny mają współczynnik oddawania barw równy światłu naturalnemu… Dużą barierą dla popularyzacji dobrego oświetlenia LED jest cena. Jednorazowy zakup naprawdę dobrej jakości lampy LED to około 40 zł, a ustawowe zakazanie sprzedaży innych rodzajów oświetlenia nie wpływa dobrze na kształtowanie się cen.

Lampy LED od lewej: na trzonku GU10, na trzonku E27 w stylu żarówki klasycznej lub „edison”, z mleczną bańką

Które źródło światła jest najlepsze do domu?

Z dostępnych w sprzedaży detalicznej źródłach światła dla domu mamy przede wszystkim świetlówki kompaktowe i lampy LED. Co więc kupić: świetlówkę czy LED? Zdecydowanie lepsze jest oświetlenie LED. Jest co prawda droższe w zakupie, ale oprócz tego posiada zalety świetlówek – podobne odwzorowanie barw, wybór różnych temperatur barwowych, dostosowane do zwykłych opraw trzonki i bańki. Lampy LED są za to pozbawione wad świetlówek: nie są szkodliwe, nie migoczą, więc nie męczą wzorku, nie zawierają trującej rtęci, częste włączanie i wyłączanie im nie szkodzi i nie potrzebują czasu na rozpalenie się. Ważne jest tylko, by kupować źródła światła wysokiej jakości, a więc niestety drogie. Przy zakupie należy zawrócić uwagę na współczynnik oddawania barw CRI lub Ra – im bliższy 100, tym bardziej naturalne światło. W perspektywie lat energooszczędne źródła światła powinny być udoskonalane, a niższe rachunki za prąd pozwolą zapomnieć o wysłużonych żarówkach żarnikowych.

Dodaj komentarz