LED VS. ŽIAROVKA

LED vs. Luminiscenčné zdroje svetla

VIAC LÚMENOV NEMUSÍ BYŤ VIAC SVETLA

Jedným z hlavných krytérií pre výber akéhokoľvek produktu je porovnávanie parametrov a vlastností viacerých produktov. To sa týka aj výberu vhodného osvetlenia hlavne pre priestory kancelárií, zasadačiek a miestností kde je potrebné intenzívne a kvalitné osvetlenie ktoré tiež prispieva ku kvalite vykonávanej práce. Ak nie je zákazník dostatočne informovaný o výhodách a nevýhodách ktoré porovnávané svietidlá majú, môže sa ľahko stať, že si svietidlo nevyberie správne. Niektoré parametre sú totiž niekedy skôr klamlivé, pokiaľ sa neporovnávajú správne. V našom prípade sa jedná o porovnanie klasických luminiscenčných svetelných zdrojov a LED svetelných zdrojov.

NÁZOV LED svietidlo STARLIT 44W Luminiscenčné svietidlo 72W a 94W
Celkový svetelný tok 3800 lúmenov 4200 lúmenov
Činný príkon 44W 72W a 94W
Vyžarovací uhol 120° 120°
Index farebného podania CRI=85 CRI=80
Korelácia farebnej teploty 4000K 4000K
Rozmery svietidla 600x600mm 600x600mm
Počet kusov 240ks. LED 4x trubica
Meranie prevádzame s luxmetrom MS6610 fy. V&A instrument s externým fotodetektorom na rozsahu 0-1999lx. Meriame v miestnosti bez prístupu externého osvetlenia v zvislej vzdialenosti 1,5m v osi osvetľovacieho telesa a druhu hodnotu odčítame 1,5m v horizontálnej osi od prvého meracieho bodu. To nám umožní aj rýchly prepočet priemerného osvetlenia pracovnej plochy 7m2 (E1/2+E2/2) s percentuálnou nerovnomernosťou osvetlenia pracovnej plochy (Emin/Emax*100%).

NÁZOV
-
LED SVIETIDLO STARLIT 44W
4000K
LUMINISCENČNÉ SVIETIDLO 72W
s elektronickým predradníkom
LUMINISCENČNÉ SVIETIDLO 94W
s indukčným predradníkom
E1 os 620lx 485lx asi 485lx
E2 1,5M od osi 290lx 280lx asi 280lx
Osvetlenie plochy [7m2] 435lx 383lx 383lx
Rovnomernosť osvetlenia 46% 58% 58%
Účinnosť [lm/W] 86lm/W 58lm/W 45lm/W
Úspornosť pomer účinnosti 1,91 / 1,48 1,29 / 1,00 1,00 / 0,78
Úspornosť norm. k osvetleniu 2,43 / 1,86 1,29 / 1,00 1,00 / 0,78
Vyhodnotenie: Napriek vyššiemu svetelnému toku luminiscenčného svietidla oproti LED svietidlu o 10,5%, namerané priemerné osvetlenie LED svietidla oproti luminiscenčnému bolo o 13,5% vyššie. To je spôsobené vyžarovacími charakteristikami svietidiel. Luminiscenčné zdroje svetla vyžarujú viditeľné svetlo do 360° uhlu. Pre nasmerovanie do potrebného pracovného priestoru 120° sú použité reflektorové „odražače“ (Al plech alebo nerez plech), v ktorých sa pri odraze stráca časť svetla a to pri rôznych uhloch – rôzne straty (pri kolmých odrazoch sa celé odrazené svetlo stratí v zdroji svetla). Tieto straty tvoria až 24% (10,5%+13,5%). Na druhej strane odrazné reflektory mierne vylepšujú rovnomernosť osvetlenia, natvarovanou vyžarovacou charakteristikou, oproti LED svietidlu o 12%. Účinnosť LED svietidla je o 48% vyššia oproti luminiscenčnému s elektronickým predradníkom a až o 91% vyššia oproti „lacnému“ luminiscenčnému svietidlu s indukčnými predradníkmi. To je okrem veľmi učinnej LED technológií dané aj tým, že luminiscenčné svietidla generujú asi 30% UVB a asi 10% INFRA žiarenia a to je „jalová“ energia, ktorú je potrebné vyrobiť, ale nie je použiteľná – ľudské zmysly ju nevnímajú. LED zdroje svetla generujú zanedbateľnú časť energie mimo viditeľného spektra. Ak si úspornosť znormalizujeme na pracovné osvetlenie (ekvivalentný príkon 38,75W LED svietidla), čo je veľmi praktické, lebo v praxi je dôležité pracovné osvetlenie pracovnej plochy aj podľa normy a aj koľko na to potrebujeme elektrickej energie. Potom LED svietidla dokážu usporiť o 86% viacej elektrickej energie oproti luminiscenčným s elektronickým predradníkom a až o 143% viac oproti luminiscenčným „lacným“ svietidlám s indukčnými predradníkmi.

NÁZOV LED ŽIAROVKA
Svetelný tok 100% 100%
Príkon 52% 100%
CRI 85% 80%
CCT 100% 100%
Účinnosť 89% 50%
Životnosť 85% 5%

Návratnosť investície úsporou elektrickej energie: Výpočet úspornosti LED kancelarii cca 30m².
NÁZOV ŽIAROVKA - LED SVIETIDLO PARAMETER
Príkon 94,00 - 44,00 W
Počet 4,00 - 4,00 kusov
Prevádzka 8,00 - 8,00 hodín deň
Spotreba rok 1097,92 - 513,92 kWh
Spotreba rok 274,80 - 128,48 eur
Ročná úspora - 584,00 - kWh
Ročná úspora - 146,00 - eur
Návratnosť investície - 5,48 - rokov
Životnosť hodín - 11,99 - rokov
Úspora po dobu životnosti - 7002,16 - kWh
Úspora po dobu životnosti - 1750,54 - eur
Čistý zisk po dobu životnosti - 950,54 - eur
Ročný výnos z investície - 9,91% - %
Cena diela - 800,00 - eur
Rozdiel nákup ceny bez DPH - 200,00 - eur
Počet dní - 365,00 - v roku
Sadzba - 0,25 - eur
Životnosť - 35000,00 - hodín
Zaokrúhľovanie - 2 - miesta
Premena jednotiek - kWh -> 1000 - kWh

AKO SLEDUJETE USPORENÉ €?

Ako bez ceruzky v ruke a hádania čísla z fakturačného merača spotreby elektrickej energie, získate jasne a okamžite hodnotu peňazí vďaka usporenej elektrickej energie? Kedy Vás to trápi: Predstavte si, že si kúpite novú chladničku, pračku alebo si vymeníte klasické žiarovky za úsporné, prípadne LED žiarovky.Tí čo majú na starosti technológie v priemysle, investujú do výmeny účinnejšieho motora, technologickej linky alebo osvetlenia hál, kancelárii. Pohnútky pre výmenu starého za nové sú rôzne a zrejme ich sila spôsobuje tajomstvo rozhodnutia, prečo sa rozhodnete zaplatiť za nejakú novú vec práve toľko, koľko uznáte za vhodné. Súhrn pohnútok, kombinácia ktorých rozhoduje o výške investície. Táto výška je samozrejme závislá aj od chápania, prežívania slova investícia. To závisí od každého investora zvlášť a od jeho predchádzajúcich skúsenosti a úspechov.

Pohnútky môžu byť nasledovné:
  • Páči sa mi to?
  • Zvýši sa mi luxus života?
  • Bude sa mi žiť pohodlnejšie?
  • Prestíž pred známymi, konkurenciou?
  • Ušetrím viac času, ktorý uložím do dôležitých záležitosti?
  • Získam pasívny príjem?
  • Budem mať v budúcnosti zisk?
  • Nadobudnem pocit bezpečia?
  • Zmenší sa záporný vplyv na moje zdravie tiež na blízkych?
Čo je to investícia?: investícia vám zaručene a jednoznačne v budúcnosti prinesie zisk, napríklad v peňažnej podobe. Investícia má ďaleko od rizika. Kedy? Tým skôr, čím je investícia efektívnejšia. Efektívnosť investície závisí od vašich skúsenosti, zvážení vstupných parametrov a od matematického prepočtu. Nasledujúcou úvahou vám priblížim kalkuláciu efektívnosti investície presnými výpočtami. Je prirodzené, že presné vyhodnotenie efektívnosti investície je báječná vec, ale pocit z investície záleží od každého z nás. Čí sme pozitivisti alebo negativisti.

Nové zariadenie: takáto výmena zariadenia vám napríklad zvýši kvalitu a kapacitu prania, alebo vám dá kvalitnejšie svetlo, alebo na výrobnej linke vyrobíte viac výrobkov za jednu hodinu. To všetko sú plusy, za ktoré ste zaplatili investíciou, ktorá sa vám skôr alebo neskôr určite vráti. To je úžasný pocit. Tento plus si pomenujme +A. Predstavte si ďalší plus. A to ten, že nové zariadeniev Vám preinvestované peniaze kotúľa naspäť formou budúcich nižších účtov pre energetické spoločnosti. Tento plus si tiež pomenujme: +B. Nakoniec si predstavte tretí dôležitý plus. Ihneď si ho označme: +C. Táto predstava je nasledovná: Príde deň D alebo deň NULA, keď súčet +A, +B sa rovná sume peňazí, ktoré ste investovali. Keďže čas nikto nezastaví a vaše zariadenie je ešte funkčné, tak všetky eura kotúľajúce sa k vám po dni NULA sú už iba pre vás získané = Zisk.

Zisk ma mnoho podôb: aby ste vytvárali zisk, musíte investíciu udržiavať v chode, teda venovať jej pozornosť, čas, menšie rôznorodé súvisiace investície. Výsledkom je neustály zisk, priamo úmerný efektívnosti investície. Ak sa vrátim naspäť k príbehu, tak ten váš zisk môžeme nazvať do určitej miery pasívny. Vyžaduje si minimálne množstvo našej pozornosti. Napríklad iba prípadnú údržbu zariadenia. Časové obmedzenie prílevu zisku je určené životnosťou vášho zariadenia.

Šetriť sa oplatí: podvedome tu frázu vnímame všetci a keďže šetrenie vám prináša zisk, tak si to uvedomujete stále silnejšie. Zrazu ste ochotný investovať viac. Nakoniec je samozrejme, že ak investujete našu energiu do premýšľania a zabezpečíte si informácie, tak všetky vaše investície budú viac efektívnejšie. Ak vám zariadenie pracuje, uspokojuje vaše potreby, šetrí elektrickú energiu. V konečnom dôsledku vám prináša zisk. Nemusíte nič robiť. Skôr máte nutkanie sledovať, ako ten zisk prichádza k vám. Pre manažérov vo firmách sa to môže stať dôležitá práca, prípadne ich core bussiness, sledovať a štatistický vyhodnocovať parametre zisku.

Aké parametre sa dajú sledovať?: získané eura, piaty parameter, je kumulovaná neustalé sa zvyšujúca hodnota po dni navrátenia investície. Nazveme ju pasívny zisk. Je zaujímavé kedykoľvek sledovať údaj, koľko elektrickej energie percentuálne šetríte. Ešte zaujímavejšie je dennodenne sa pozrieť, ako sa kumuluje hodnota vašich ušetrených eur. Práve o túto hodnotu budete mať ponížené ročné vyúčtovanie elektrickej energie. Nehovoriac o komplikovanom prepočte, čo ste vlastne ušetrili podľa propozícií distribútorov elektrickej enrgie. Tí, ktorí majú pocit, že siahli hlboko do „vrecka“ pri kúpe nového, úspornejšieho elektrozariadenia, určite radi uvítajú údaj, za koľko dní sa im investícia vráti. Takže údaj 0 znamená, že investované peniaze mate naspäť. V podstate nám túto investíciu vrátil distribútor siete a vy máte ešte funkčné elektrozariadenie schopné kotúľať ďalšie eura. To je ten hore spomenutý pasívny zisk. Venujete tomu málo pozornosti, vášho životného času, skratka investujete iba minimálne a sledujete prílev zisku.

Body sledovania zisku:
  • Usporená spotreba elektrickej energie kWh,
  • Percentuálna úspora elektrickej energie 32%,
  • Úspora financií v €,
  • Počet dní/hodín do navrátenia investície 635 dní,
  • Získané €,
Ako je to technický možné?: jednoducho ovládaním jedného tlačidla, označme ho W1­/2, výrazne modrej farby, a 2-riadkového zobrazovača to vzhliadnete, keď prejdete okolo. Mimochodom s tým tlačidlom si môžete podsvietiť zobrazovač pre jeho lepšiu čitateľnosť. Tento pomyselný zobrazovač si nazveme: meracie a vyhodnocovacie zariadenie, ktoré meria a vyhodnocuje elektrické parametre 3-fázového elektrorozvodu, následne vyhodnocuje hodnoty úspor. Vyhodnocovač 3-fazového elektrorozvodu = Grid Evaluator 3-phase. Z času na čas je potrebné nakŕmiť merač GE3 údajmi aby správne ukazoval údaje pre nás dôležité.

Spomenuté údaje sú iba 2: sadzba elektrickej:cena za 1 kilowatthodinu, napr. 0,186€ a hodnotu investície do nového elektrozariadenia v eurách, napr.: 899,00€. Je zrejme, že údaj 1 sa nastaví pri inštalácií merača GE3 a v prípade, ak distribútor siete zmení sadzbu elektrickej energie. Údaj 2 sa zadá pri kúpe nového elektrospotrebiča. Tieto 2 údaje zadávate klasickým televíznym diaľkovým ovládačom cez očko vľavo od zobrazovača, pohodlne cez jednoúrovňové MENU. Teda hlava sa vám skôr roztočí vďaka jednoduchosti ovládania, než vplyvom šipiek nahor, nadol, vľavo, vpravo.

KVALITA SVETLA

U tých serióznejších výrobcov zdrojov svetla nájdete údaj o farebnej teplote napr. CCT=4000K, alebo aj ďalší údaj o indexe farebného podania napr. CRI=80. Niekde namiesto označenia CRI nájdete označenie RA. Farebná teplota, CCT (Correlated Color Temperature), je to biele svetlo, ktoré vyžaruje absolútne čierne teleso zahriate na deklasovanú hodnotu. Index farebného podania CRI (Color Rendering Index), udáva percentuálne vnímanie farieb pod umelým osvetlením oproti realnému podaniu farieb osvetlené denným svetlom. Najvyšší index farebného podania majú volfrámové klasické žiarovky a halogénové žiarovky CRI sa blíži k hodnote 100. Pri umelom osvetlení pôsobia proti sebe dva aspekty: úspornosť a kvalita svetla. Ak potrebujete mať 100%-né osvetlenie, čo sa týka kvality, použijete napríklad klasické žiarovky prípadne halogénové umiestnené v lustri s reflektorom smerujúcim na biely matný povrch stropu miestnosti. Na druhej strane musíte použiť asi 12 násobné množstvo elektrickej energie oproti ekvivalentnému LED panelovému svietidlu priame podsvietenie s difúzorom. Pričom si predstavte kvalitu LED svietidla zhruba na úrovni 80% a investičné náklady asi 10 násobné.
  • LED majú CRI=65-96,
  • Studené biele LED majú nižšie hodnoty ako teplé biele LED,
  • Najvyššie CRI majú LED s integrovanou sekundárnou optikou,
  • Sodíkové výbojky majú veľmi nízky CRI<25,
  • Metal-halogenidové výbojky majú CRI>90, sú vhodné pre osvetľovanie priechodov pre chodcov,
  • Fluorescenčné trubice majú rozsah CRI=60-90, frekvenčné elektromagnetické spektrum a hlavne jeho rozsah,
  • Spektrum viditeľného elektromagnetického vlnenia je v rozsahu 400nm až 720nm,
  • LED technológia neobsahuje zložky spektra mimo viditeľného rozsahu,
  • Ostatné technológie obsahujú ultrafialové aj infračervené zložky spektra, ktoré ľudský zrak nevníma, ale ich registruje, prijíma a spracováva. Vplyv týchto zložiek spektra je predmetom skúmania psychoanalytikov,
  • Spojitosť elektromagnetického frekvenčného spektra a výpadky spektrálnych zložiek - táto vlastnosť má veľký vplyv na kvalitu osvetlenia, znižujú kvalitu osvetlenia a zaťažujú ľudský organizmus. Dynamické zmeny elektromagnetického frekvenčného spektra,
  • Vyššia strmosť poklesu amplitúda diskrétnych zložiek a zmena strmosti frekvenčnej charakteristiky zvyšuje citlivosť ľudských mozgových receptorov. Pri takomto charakteru umelého osvetlenia sa ľudský organizmus skôr unaví. Vyžarovací charakter a distribúcia svetla z umelého osvetlenia,
  • Všetky zdroje svetla, okrem lineárnych fluorescenčných trubíc majú bodový charakter,
  • Konverzia na plošný charakter osvetlenia sa prevádza pomocou difúznej optiky,
  • Pri použití difúzora musíme počítať s vysokými stratami svetelného toku až 50%,
  • Bodový charakter osvetlenia zvyšuje rušivé oslnenie a súčasne viac zaťažuje ľudský organizmus,
  • Farebná teplota umelého osvetlenia je v intervale cca 2500K až 10000K,
  • Teplé biele svetlo je v rozmedzí 2500K až 3500K, je vhodné do oddychových a náladových priestorov,
  • Neutrálne biele svetlo má typickú farebnú teplotu okolo 4000K, je vhodné do pracovných interiérových priestorov,
  • Studené biele svetlo s CCT=5000K a vyššia je vhodné do technických a komunikačných miestnosti, pivníc, schodíšť,exteriéru,

POSÚDENIE KALKULOVANEJ ŽIVOTNOSTI

PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Posúdenie kalkulovanej životnosti
Najprv poznamenávam, že technická životnosť elektronických zariadení nemá vzájomný vzťah s technickou životnosťou zariadení ako sú napríklad zdroje svetla s volfrámovým vláknom, alebo výbojové zdroje svetla. Zdroje svetla majú determinované obmedzenú technickú životnosť, kde sa dá v „úzkom“ rozdiele rozsahu predpokladať doba „totálnej“ poruchy zdroja svetla. Tento rozsah v praxi nepresahuje oktávu (2-násobok) doby technickej životnosti klasických zdrojov svetla. Elektronické zariadenie LED modul krúžok 10W, pozostáva z dvoch modulov: LED predradník a LED modul na ktoré je potrebné uplatniť 2 rôzne úvahy kalkulovanej technickej životnosti zariadenia so spoločnými predikciami uplatňovanými na polovodičové elektronické zariadenia. Jeden z modulov je LED zdroj svetla, na ktorý sa hodí predikcia kalkulovanej technickej životnosti podobná ako pre polovodičové elektronické zariadenia. Kalkulovaná technická životnosť elektronických zariadení (Design Lifetime) sa odvádza zo spoľahlivosti použitých komponentov a pracovných podmienok v akých sa zariadenie prevádzkuje. Keďže spoľahlivosť komponentov a celého zariadenia úzko súvisí so štatistický náhodnými fyzikálnymi udalosťami pri elektronických zariadeniach ako extrémne prudké zmeny teplôt, prepätia v sieťovom rozvode, elektrostatické výboje vplyvom počasia, extrémna vlhkosť prípadne voda, nekonvenčné radiačné žiarenie alebo poruchy elektromagnetického vlnenia, surges, discharges, kalkulovaná technická životnosť je dostatočne presne prediktívna pri dodržaní technických špecifikácií všetkých komponentov zariadenia, ako aj zariadenia samotného a taktiež pri dodržaní pracovných podmienok pri prevádzke zariadenia. Ak sú dodržané všetky technické špecifikácie a pracovné podmienky pre zariadenie, môžeme predpokladať, že intenzita porúch zariadenia má typickú charakteristiku, kedy najvyššia intenzita porúch je na počiatku používania zariadenia zhruba do cca radovo 100-ky hodín a taktiež na konci technickej životnosti. Takmer konštantnú veľmi nízku intenzitu porúch môžeme charakterizovať medzi vyššie spomenutými periódami, nazývame ju užitočná životnosť (Useful Life). Spoľahlivosť nazývame pravdepodobnosť, že elektronické zariadenie uspokojivo pracuje pod špecifikovanými technickými podmienkami po určitú časovú periódu. Spoľahlivosť vyjadrujem číslom v od 0 až 1. Intenzita porúch λ, ak matematický na ňu aplikujeme obrátenú hodnotu, dostaneme veľmi užitočný parameter. MTBF: stredná doba medzi poruchami, MTBF=1/λ tento parameter je v databázach výrobcov elektronických komponentov dlhodobo predikatívna a praktický testovaná prístupný a dá sa s ním pomerne presne kalkulovať aj pri použití kľúčových komponentoch. Tým sa dá určiť parameter MTBF celého zariadenia dostatočne presne. Väčšina polovodičových komponentov má o 2 až 4 rady vyšší parameter MTBF, ako niektoré pasívne komponenty, kde výrazne podstatne nízky parameter môžeme predpokladať pri elektrolytických kondenzátoroch. Ak máme takto odlišné komponenty v zariadení, môžme kalkulovať iba s parametrami MTBF pre elektrolytické kondenzátory, kedy nám vyjde zanedbateľný rozdiel parametra intenzity porúch celého zariadenia. Nedorozumenie je vyjadrenie, že parameter MTBF indikuje minimálny garantovaný čas medzi poruchami. Ak poruchy sa objavujú náhodne pri dodržaní technických špecifikácií a pracovných podmienok, potom spoľahlivosť zariadenia môžeme vyjadriť časovo exponenciálnou distribúciou R(t)=e(na)-λt. Dosadením parametra MTBF, dostaneme: R(t)=e-t/MTBF, ak teda zariadenie pracuje presne dobu, ktorá je rovná MTBF, potom nám vyjde spoľahlivosť zariadenia číslo 0,368. Tento výsledok sa dá praktický popísať dvomi spôsobmi: Ak jedno elektronické zariadenie pracuje po dobu MTBF, tak je pravdepodobnosť asi 37%, že sa nevyskytne počas celej doby prevádzky porucha. Alebo cca 63% pravdepodobnosť, že sa porucha vyskytne. Ak pracuje 100 rovnakých elektronických zariadení, potom je pravdepodobnosť, že dobu MTBF bez poruchy prekročí 37 zariadení zo 100.

LED modul krúžok 10W: pozostáva z 2 modulov, kde na LED predradník sa dá aplikovať výpočet MTBF, následne spoľahlivosť a užitočná technická životnosť.

LED predarník: obsahuje 3ks. elektrolytických kondenzátorov s parametrom MTBF 2000hodín pri ambientnej teplote 105°C a pri maximálnom zvlnenom prúde (ripple current – špecifikovaný v katalógu). Ďalej, znížený teplotný gradient o 10°C zdvojnásobuje parameter MTBF. Teda pri pracovnej teplote okolia do 35°C, bude parameter MTBF pre tieto komponenty 256000hodín. Tu je ešte rezerva v parametri ripple current, ktorý je približne polovičný. Polovodičové súčiastky majú o rád vyššie parametre MTBF 10x10^6, takže ich pri kalkulácií môžeme vynechať, 10% z hodnoty MTBF sa zvyčajne definuje ako parameter kalkulovaná technická životnosť elektronického zariadenia Design Lifetime. Pre náš predradník predstavuje dobu 25600hodín a predstavuje 9% pravdepodobnosť porúch do tejto doby, alebo 91% spoľahlivosť do tejto doby. Teda je pravdepodobnosť, že do doby 25600hodín vznikne porucha pri 9% predradníkov z celého počtu pracujúcich aplikovaných predradníkov. Pri zahrnutí úvahy ďalších parametrov aj spomenutý ripple current, 90% spoľahlivosti dostaneme že kalkulovaná doba životnosti PSI 6V je 32000hodín.

LED modul DurisE5: obsahuje 35ks. LED diód Osram DurisE5. Pre LED diódy výrobcovia zadeklarovali životnosť, podľa nasledujúceho princípu: aká je pracovná doba LED diódy pri nominálnom katalógovom budiacom prúde a pri teplote čipu junction 85°C, kedy svetelný tok klesne na 70% hodnoty z inicializačného pri dobe=0 svetelného toku. Tento parameter má názov LM70 (Life Maintenance 70%) a hodnotu 50000hodín. Túto hodnotu môžeme zistiť takmer u každého výrobcu LED, niektorí majú aj vylepšený parameter LM80 napr. Osram DurisP5 zrejme vďaka zlatému reflektoru na čipe, ktorý oproti striebru nekoroduje. Z toho vyplýva, že modul LED DurisE5 krúžok má parameter: LM70=50000hodín. Aj to s veľkou rezervou, keďže je budený 60% prúdom a teplotný gradient od ambientu k čipu nepresahuje 35°K.

SPOĽAHLIVOSŤ ELEKTRONICKÝCH ZARIADENÍ

Spoľahlivosť elektronických zariadení nazývame pravdepodobnosť, že elektronické zariadenie uspokojivo pracuje pod špecifikovanými technickými podmienkami po určitú časovú periódu. Spoľahlivosť vyjadrujem číslom v rozsahu 0 až 1. Poruchovosť elektronického zariadenia je opačný význam spoľahlivosti. Najlepšie ju vyjadriť stredná doba medzi poruchami (MTBF). Matematický je to obrátená hodnota intenzity poruch MTBF=1/λ. Poruchy elektronických zariadení majú v závislosti od času exponenciálnu distribúciu. Teda MTBF určuje dobu v hodinách, kedy je 63% pravdepodobnosť poruchy elektronického zariadenia. Tento parameter udávajú poprední výrobcovia komponentov, ktoré tvoria elektronické zariadenie. Radovo sa pohybuje v 100000hodinách až v 10-kach miliónov hodín. Technická životnosť Intenzita porúch λ je po určitú relatívne dlhú dobu konštantná, na pomerne nízkej úrovni. Túto dobu nazývame technická životnosť (Useful Life) elektronického zariadenia. Z obrázka je vidieť, že pomerne vysoká poruchovosť elektronických zariadení je na začiatku technickej životnosti analogický pôrodná úmrtnosť. Tieto poruchy majú ostať u serióznych výrobcov pri procese zahorovania elektronických zariadení. Kalkulovaná technická životnosť elektronických zariadení (Design Lifetime) sa odvádza zo spoľahlivosti použitých komponentov a pracovných podmienok, v akých sa zariadenie prevádzkuje. Keďže spoľahlivosť komponentov a celého zariadenia úzko súvisí so štatistický náhodnými fyzikálnymi udalosťami pri elektronických zariadeniach ako extrémne prudké zmeny teplôt, prepätia v sieťovom rozvode, elektrostatické výboje vplyvom počasia, extrémna vlhkosť, nekonvenčné radiačné žiarenie alebo poruchy elektromagnetického vlnenia, kalkulovaná technická životnosť je dostatočne presne prediktívna pri dodržaní technických špecifikácií všetkých komponentov zariadenia, ako aj zariadenia samotného a taktiež pri dodržaní pracovných podmienok pri prevádzke zariadenia. Takto popísaná technická životnosť elektronického zariadenia platí pri 100% návrhu a výpočtu všetkých technických aspektov zariadenia. Správne navrhnutý tepelný manažment, aspoň 20% rezerva napäťových a prúdových hraníc komponentov. Pri vysokofrekvenčných spínacích zapojeniach, správny návrh plošného spoja zásada dU/dt - plochy vodivých ciest, zásada dI/dt - hrúbky a dĺžky vodivých spojov. Technická životnosť elektronických zariadení sa pohybuje v rozsahu 10000 až 100000hodín.

ÚČINNOSŤ SVETELNÝCH ZDROJOV

Téma účinnosti svetelných zdrojov sa v súčasnej dobe dostáva na nižšie priority, je až takmer nepodstatnou. Priority sa skôr kladú na Spoľahlivosť osvetlenia a kvalitu osvetlenia pre príslušný pracovný priestor. Účinnosť svetelného zdroja vyjadruje množstvo svetla - svetelný tok (lm), jednotku príkonu – elektrický príkon (W). Teda jednotka účinnosť svetelného zdroja je (lm/W). Ak používame umelé osvetlenie na osvetlenie pracovného priestoru, praktický aj podľa normy nás zaujíma, ktoré fotóny dopadnú do pracovného priestoru a tiež nás zaujíma ich kvalita, ktorá sa dá vyjadriť spektrom elektromagnetického vlnenia a hlavne tvarom spektrálnej charakteristiky, z čoho sa dajú odvodiť farebná teplota (K), index farebného podania (CRI). Svetelný tok sa meria goniometrickým fotometrom, kde sa filtruje iba viditeľné svetelné spektrum cca 400nm až 700nm. Klasické výbojky obsahujú cca 30% UV-žiarenia a asi 10% infražiarenia. U LED technológií sa tieto hodnoty blížia k 0. Keďže fotometer takéto vlnenie nevidí, tak tieto (neviditeľné) spektra nemajú vplyv na účinnosť osvetlenia. To má ale zásadný vplyv na kvalitu umelého osvetlenia a psychoaspekty, ktoré takéto osvetlenie zanecháva. Na účinnosť svetelných zdrojov má zásadný vplyv ich celková vyjadrovacia charakteristika. Klasické výbojky vyžarujú svetlo do 360° sterradiánu, čo znamená, že musíme použiť reflektor, ktorý nám usmerní fotóny do pracovného priestoru. LED majú už implicitne tento uhol nastavený do približne 120° steradián, teda vo väčšine prípadov je to pracovný priestor. Účinnosť je vyjadrenie celkového svetelného toku zdroja na jeden W.

Keď si v praxi zoberieme na porovnanie svietidla LED a výbojové s rovnako deklarovaním svetelným tokom a meriame priemerné osvetlenie na pracovnej ploche (ako aj určuje norma EN 12464), zistíme že pri najkvalitnejšie prevedených svietidlách s výbojovým zdrojom svetla, zmeráme minimálne 2-násobne priemerné osvetlenie (lx=lm/m2) u LED svietidla. Teda vyžarovacia charakteristika výbojových zdrojov svetla ich zbytočne diskvalifikuje v porovnaní s LED technológiou. Aj LED čip obsahuje reflektor, ale je integrovaný na čipe ako súčasť LED a teda účinnosť je deklarovaná pre kompletné LED.
  • fotóny majú straty vo vzduchu priamo úmerné s 3.mocninou vzdialenosti, teda v 2-násobnej vzdialenosti je 8-krát menej fotónov,
  • straty svetla aj v leštenom nerezovom povrchu reflektora sú 12-14%,
  • straty svetla odrazeného naspäť do zdroja svetla sú 100%,
Tieto kvalitatívne parametre u všetkých výbojových zdrojov svetla podliehajú degradácií parametrov počas doby životnosti. Degradácia kvalitatívnych parametrov u LED je zanedbateľná, degraduje hlavne parameter svetelného toku. Katalógový údaj LM70 po 50000hodinách klesne svetelný tok na 70% svojej inicializačnej v dobe spustenia hodnoty. Rada súčasných stredne výkonových LED od Osram DurisE5 už majú typickú účinnosť viac než 150lm/W, pričom typicke CRI=85 a CCT=3000K až 6000K. Kvalitné výbojové zdroje svetla majú účinnosti okolo 100lm/W aj viac, ale ich degradácia je nedeterminovaná a DesignLifetime radovo 10000hodín, indukčné aj 50000hodín. Klasická nízkotlaková sodíková výbojka ma účinnosť aj viac ako 150lm/W, ale kvalitatívne parametre sa ani neuvádzajú, nie je to bielé svetlo CCT=? a o CRI sa tam nehovorí. Budenie LED konštantným prúdom, umožňuje veľmi jednoduchú technický a cenovo prístupnú reguláciu. To umožňuje následne znížiť spotrebu elelektrickej. energie o 25% až 50%.
  • metalhalogenidové výbojky,
  • fluorescenčné 3-pasmové trubice T5,
  • indukčné výbojky,
  • ostatné výbojové zdroje svetla majú kvalitatívny parameter CRI takmer nepoužiteľný,

NÁVOD NA ZISK

Meranie spotreby elektrickej energie. Analýza sieťových parametrov. Vyhodnotenie ekonomických a štatistických ukazovateľou. Kvalita svetla.

Index farebného podania CRI, Ra: slnečné svetlo má index farebného podania 100. Všetky umelé svetlené zdroje sú porovnávané s týmto denným svetlom a vyjadrujú percentuálne zastúpenie všetkých farieb oproti slnku. Číselný údaj napr. 80 CRI, Ra znamená, že umelý svetlený zdroj obsahuje 80% všetkých vlnových dĺžok oproti slnku.

Farebná teplota CCT: zodpovedá charakteristickému odtieňu bieleho svetla, vyžarovaného absolútne čiernym telesom, zohriatym na konkrétnu teplotu. Všeobecne považujeme žiarenie čierneho telesa pri teplotách od 2500K teplé biele svetlo do 10000K chladné biele svetlo za bielu oblasť. Chladná biela je uprednostňovaná v situáciách, ktoré si vyžadujú intenzívnu a úplnú koncentráciu, ako sú laboratóriá a operačné sály nemocníc, technické miestnosti. Teplá biela zvyšuje vizuálnu príťažlivosť potravín, obchodného tovaru a tónu pokožky, naladové miestnosti.

Úspora elektrickej energie: v náväznosti na návratnosť investície, meracím zariadením.

Otázky predchádzajúce rozhodnutiu investovať: zvýši technológia kapacitu výroby oproti súčasnosti? Zníži technológia prevádzkové náklady a teda sa tým aj zvýši účinnosť? Vytvorí nám nejaké ďalšie benefity? Je investícia do technológie konečná?

Náklady pri investovaní do technológie:
  • Prvotné náklady: nákup, preprava, inštalácia, uvedenie do prevádzky,
  • Prevádzkové a údržbárske náklady: počas doby životnosti technológie,
  • Fixné náklady: relatívne konštantné, odvody, dane, platy,
  • Variabilné náklady: závislosť od prevádzkových aktivít,
  • Prírastkové náklady: určené z variabilných nákladov, pri zvýšení výkonu nejakej časti technológie,
  • Náklady na straty: zvyčajne sa o nich neuvažuje,
  • Likvidačné náklady: na konci životnosti,
Ekonomické premenné súvisiace s časom:
  • Kúpna sila peňazí samotných typický časom klesá. Pri investovaní súvisí so ziskom, v tom prípade zvyčajne rastie,
  • Cena technológií typicky časom klesá,
  • Cena surovín časom rastie,
  • Úroková miera [%] úrok množstvo požičaných financií pre použitie financií, závislá nie len od ekonomických veličín, časom môže rásť alebo klesať,
  • Sila ľudskej myšlienky takmer neohraničená hodnota, málo používaná,
Metódy vyhodnocovania ziskovosti, návratnosti investície: Tieto 2 metódy nie sú konzistentné s nákladmi počas doby životnosti technológie, nezvažujú časové hľadisko cash flow, nezahrňujú všetky náklady súvisiace s účtovníckymi špecifikami jednotlivých firiem: SPP = Prvotný náklad/ročné úspory-ročné náklady. Poskytujú hrubú aproximáciu investičných hodnôt: DPP = Rok pred + Náklady na zač.roka / CashFlow počas roka. Sú však jednoduché, rýchle, pomerne vypovedajúce pre meranie ziskovosti budúcej investície. Pri kapitalovo nižších investíciách postačujúce pre rozhodnutie investovať. Najslabšia metóda je ROI, keďže nezohľadňuje časovo cash flows, to nám znižuje ekonomickú účinnosť projektu: ROI = Zisk z investície – Investičné náklady / Investičné náklady.
  • Doba návratnosti investície: PP - SPP Single Payback Period,
  • Návrat investície: DPP Discounted Payback Period,
Ďalšie metódy vyhodnocovania získovosti investície: tieto 4 metódy sú komplexnejšie, presné, používajú sa pre kapitalovo silné investície. Počítajú s hodnotou peňazí súčasnou aj budúcou. Pre zariadenie MAU3, sú vhodné metódy SPP v prípade vlastnej investície a DPP v prípade úveru.
  • Celkové náklady počas celej životnosti technológie total LCC,
  • Získaná súčasná hodnota,
  • Interná rýchlosť návratu,
Metóda vyhodnocovania návratnosti investície SPP: stručná príručka pre lepšiu investíciu. Ako sa rozhodovať pri tvorbe investície? making go/no-go project decision. Zamerajte sa na cash flows, nie na zisky. Lepší vrabec v hrsti, ako holub na streche. Účtovné zisky obsahujú množstvo ekonomických fikcií predpokladov, na druhej strane tok financií je ekonomický fakt manifestovaná realita. Zamerajte sa na prírastok cash flows. Starostlivo domyslené alternatívy projektu majú vplyv na zmenu cash flows teda želané prírastky. Kalkulujte z časového hľadiska Time is money. Investori prirodzene preferujú časové hľadisko toku financií. Cash radšej skôr, ako neskoršie podľa možnosti okamžite. Jednoducho, použite metódu NPV získaná čistá súčasná hodnota potenciálnej investície. Kalkulujte riziko investície. Spôsob uriadenia premennej veličiny riziko je použitie veličiny diskontná sadzba v kalkuláciách je najviac konzistentná s rizikom investície. Doporučená nepriama úmera čím vyššie riziko tým skorší kalkulovaný návrat investície.

Metóda SPP pri výmene fluorescenčných trubíc za LED: SPP=prvotný náklad/ročné spory-ročné náklady. Zadávacie parametre:
  • Vstupná investícia,
  • Ročné náklady,
  • Sadzba elektrickej energie,
  • parameter 2,3 sa môže aktualizovať, vyhodnocuje sa počet rokov, mesiacov a dní do návratu investície,
Metóda vyhodnocovania návratnosti investície DPP:
NÁZOV SUMA KONCOVÁ VÝNOS
Vstupná investícia 10000 € - -
Diskontná sadzba 5% - -
Ročný hrubý výnos 3000 € - -
1.rok 3000€ / 1,05 =2857€ Výnosy čisté
2.rok 3000€/1,1025 =2721€ Výnosy čisté
3.rok 3000€/1,1576 =2592€ ?=10638€
4.rok 3000€/1,2155 =2468€ ?=8170€
Návrat investície za 3 roky a 9 mesiacov: zadávacie parametre:
  • Vstupná investícia,
  • Ročné náklady,
  • Sadzba elektrickej energie,
  • parameter 2,3 sa môže aktualizovať, vyhodnocuje sa počet rokov, mesiacov a dní do návratu investície,
Stručná príručka pre lepšiu investíciu. Ako sa rozhodovať pri tvorbe investície: Zamerajte sa na cash flows, nie na zisky. Lepší vrabec v hrsti, ako holub na streche. Účtovné zisky obsahujú množstvo ekonomických fikcií, na druhej strane tok financií je ekonomický fakt. Zamerajte sa na prírastok cash flows. Starostlivo domyslené alternatívy projektu majú vplyv na zmenu cash flows. Kalkulujte z časového hľadiska Time is money. Investori prirodzene preferujú časové hľadisko toku financií. Cash radšej skôr, ako neskoršie podľa možnosti okamžite. Jednoducho, použite metódu NPV – získaná čistá súčasná hodnota potenciálnej investície. Kalkulujte riziko investície. Spôsob uriadenia premennej veličiny riziko je použitie veličiny diskontná sadzba v kalkuláciách je najviac konzistentná s rizikom investície. Doporučená nepriama úmera čím vyššie riziko tým skorší kalkulovaný návrat investície.

Príklad použitia metódy PP pri výmene fluorescenčných trubíc za LED svetelné zdroje:
NÁZOV PARAMETER
Nákupná cena úspornej LED trubice: 47€
Príkon úspornej LED trubice 15W
Sadzba elektrickej energie 0,20€
Denná doba svietenia 10hodín
Režim prevádzky 252dní
Ekvivalentný príkon 36W
Ročný pokles nákladov 10,58€
Doba návratnosti investície 4 a 5mes./12
Osvetľovacia technológia: Incandescent: volframové vlákno vo vákuu alebo halogénovom plyne, účinnosť 10lm/W-18lm/W, CRI 90%-100%. Discharge: elektromagnetický výboj v ortuťových parách, vo frekvenčnej oblasti UVB žiarenia prvotná emisia, následne konvertované optickými vlastnosťami luminofóra do viditeľného spektra 400nm–700nm, účinnosť 35lm/W-200lm/W, CRI 20%-95%. LED: emisia fotónov na polovodičovom prechode, dvoch polovodičov P a N. Prvotná elektromagnetická emisia v modrom spektre konvertovaná v luminofóre Barytové zmesi alebo Fosfor na biele spektrum celé viditeľné spektrum, odfiltrované Infra a UV. Zmiešavaním 2 Dichromatic-B), 3 Trichromatic-RGB, 630nm,525nm,470nm alebo 4 Tetrachromatic-RGBCyan na biele svetlo, nižšie CRI. Účinnosť 65lm/W-130lm/W, CRI 70%-95%, merné emisie CO2 v SR:2003-0,2kg/kWh 2009-0,17kg/kWh. Norma STN EN 12464-1 interiér, STN EN 12464-2 exterié, konferenčné miestnosti 500lx–Ra80 – Osvetlenie má byť regulovateľné.

Príslušné osvetľovacie normy: EN 12464-1 svetlo a osvetlenie –osvetlenie pracovných priestorov, časť 1: vnútorne pracovné priestory. EN 12464-2 svetlo a osvetlenie, osvetlenie pracovných priestorov, časť 2: vonkajšie pracovné priestory.

Súvisiace normy: EN 12193 svetlo a osvetlenie, osvetlenie športovišť. EN 12665:2002, svetlo a osvetlenie, základne termíny a kritéria pre stanovenie požiadaviek na osvetlenie. PREN 13032-1, užité osvetľovanie, meranie a prezentácia fotometrických dat svetelných zdrojov a svietidiel. CIE 117:1995, rušivé oslnenie vo vnútornom osvetľovaní.

Základné elektrické veličiny, merané, analyzované a vyhodnocované zariadením MAU3:
  • Napätie URMS [V]. Metoda merania RMS, efektívna hodnota sa dá aplikovať iba pri harmonickom priebehu,
  • Prúd IRMS [A]. Efektívna hodnota sa dá aplikovať iba pri harmonickom priebehu,
  • Frekvencia [Hz]. Sieťového rozvodu, MF,
  • Okamžitý činný príkon [W]. Jalový [VAr]. Celkový [VA],
  • Priemerný hodinový činný príkon, AHAP [W]. Podiel činnej energie k prevádzkovým hodinám,
  • Power Factor [bez jednotky]. Pomer činného príkonu k celkovému, rozsah 0,0 až 1,0. Učinník cos?, fázového posuvu medzi napätím a prúdom, sa dá aplikovať iba pri harmonických priebehoch. Distortion Factor nahrádza PF pri veľmi skreslenom priebehu prúdu,
  • Spotreba [kWh] časová integrácia činného príkonu, elektrická práca,
  • Energetické skreslenie [%]. Rozdiel širokopektrálnej zložky aktívnej energie časová integrácia činného príkonu a fundamentálnej zložky 50Hz vyjadrený v percentách,
Princíp vyhodnotenia úspor elektrickej energie zariadením MAU3: Pri stavajúcej technológií sa aproximuje veličina AHAP, súčasne sa zaznamenávajú prevádzkové hodiny. Po inštalácií novej úspornejšiej technológie sa AHAP znuluje, pričom predchadzajúca sa zapamätá ako referenčná hodnota AHAP-old. Vytvorením novej AHAP získame percentuálnu úsporu z podielu AHAP a AHAP-old. Z percentuálnej hodnoty úspory si lineárne odvodíme štatistické veličiny.

Dodatok základné fyzikálne svetelné veličiny:
  • Svetlo: elektromagnetické žiarenie, ktoré je vďaka svojej vlnovej dĺžke viditeľné okom,
  • Svietivosť I: candela [cd] vyjadruje schopnosť približne bodového zdroja svetla, vyvolať v danom smere zrakový vnem,
  • Osvetlenie E: lux [lx] je osvetlenie spôsobené svetelným tokom 1 lúmenu dopadajúcim na plochu 1m2. E=?/S,
  • Svetelný tok ?: lúmen [lm] lúmen je svetelný tok vyžarovaný do priestorového uhlu 1 steradiánu bodovým zdrojom, ktorého svietivosť je vo všetkých smeroch 1 kandela,
  • Jas L: candela na meter štvorcový [cd.m^-2]. Podiel rovnomernej svietivosti povrchu zdroja svetla a veľkosti tohto povrchu,
NÁZOV ŽIAROVKA - LED SVIETIDLO PARAMETER
Príkon 94,00 - 44,00 W
Počet 4,00 - 4,00 kusov
Prevádzka 8,00 - 8,00 hodín deň
Spotreba rok 1097,92 - 513,92 kWh
Spotreba rok 274,80 - 128,48 eur
Ročná úspora - 584,00 - kWh
Ročná úspora - 146,00 - eur
Návratnosť investície - 5,48 - rokov
Životnosť hodín - 11,99 - rokov
Úspora po dobu životnosti - 7002,16 - kWh
Úspora po dobu životnosti - 1750,54 - eur
Čistý zisk po dobu životnosti - 950,54 - eur
Ročný výnos z investície - 9,91% - %
Cena diela - 800,00 - eur
Rozdiel nákup ceny bez DPH - 200,00 - eur
Počet dní - 365,00 - v roku
Sadzba - 0,25 - eur
Životnosť - 35000,00 - hodín
Zaokrúhľovanie - 2 - miesta
Premena jednotiek - kWh -> 1000 - kWh
Kilowatt hodina [kWh]: je jednotka energie používaná najmä v energetike. Zodpovedá presne 3,6 MJ. Kilowatthodina nepatrí do sústavy SI napriek tomu, že je odvodená od jednotky watt. Jednotkou energie v sústave SI je joule, ktorý zodpovedá jednej wattsekunde. Použitie: Jednotka je vhodná na meranie množstva elektrickej energie, pretože je pre tieto účely názornejšia než P joule: 1 kWh je energia spotrebovaná zariadením s príkonom 1 kW po dobu 1 hodiny. Mesačná spotreba domácnosti nepoužívajúcej elektrickú energiu na vykurovanie sa pohybuje v stovkách kilowatthodín. V bežnej reči sa názov často chybne skracuje na kilowatt, či ide o jednotkou energie alebo príkonu by malo vyplynúť z kontextu.

Joule [J]: je jednotka práce a energie. V sústave SI patrí medzi odvodené jednotky. Definícia: 1 joule je definovaný ako práca, ktorú koná sila veľkosti 1N pôsobiaca po dráhe 1m. Zo základných jednotiek je odvodený vzťahom: kg.m2.s−2 tiež [N.m]. Pretože jednotka 1 joule je relatívne malá, v praxi sa používajú jej násobky (kilojoule, megajoule, gigajoule, terajoule), prípadne sa používajú jednotky odvodené z jednotky výkonu [1] Watt]. Samotná jednotka 1 joule sa týmto spôsobom dá chápať ako wattsekunda. Prepočty joule na kWh: 1J=2,778×10−7kWh ; 1kWh=3600000J = 3,6MJ

Watt [W]: je v sústave SI odvodená jednotka výkonu. Definícia: Jeden watt je výkon, ktorý zodpovedá vydaniu/prijatiu jedného joule energie za jednu sekundu alebo výkon, ktorý vykoná sila jeden Newton spôsobujúca ustálený pohyb telesa rýchlosťou jeden meter za sekundu. Pôvod: jednotka watt je pomenovaná po Jamesovi Wattovi za jeho prínosy k vývoju parného stroja, bola prijatá na druhom kongrese British Association for the Advancement of Science v roku 1889 a jedenástom Conférence Générale des Poids et Mesures v roku 1960. Výkon je vlastne množstvo práce vykonané za jednotku času.

Blue spectra are the highest frequency spectra of visible electromagnetic waving looking out by human sense. By the quantum (Photons) view, blue one is the most energetic powerful of the visible spectra (white lighting). For these reasons is technologically suited for manufacture converted type (generating photons with lower energy after impact of higher energetic photons on the Converter - Phosphorus or baryta mixtures) of White LEDs.

Kilowatt hodina
Watt
Joule

MERACIE ROZHRANIE PRE MERANIE STRIEDAVÝCH VELIČÍN MIKROPROCESOROM

Pre meranie spotreby elektrickej energie je efektívne merať elektrický činný príkon elektronickým wattmetrom [Pa]. Činný príkon integrujeme skladáme, akumulujeme, sčítavame a zapamätáme s časom a zapamätáme. Tým máme zmeranú elektrickú prácu – spotreba elektrickej energie [E(t)]. Okamžitý činný príkon je súčin napätia a prúdu v časovom okamžiku [Pa=U(t)*I(t)]. Veličiny napätie a prúd sú striedavé. Na ich meranie použijeme meraciu metódu True RMS [Root Mean Square]. Napäťové a prúdové vzorky meriame v rovnakom okamžiku v rýchlom slede za sebou cca 1200 vzoriek napätia a prúdu za sekundu.

Nameranú vzorku umocníme a akumulujeme sčítavame všetky následne mocniny vzoriek:
  • Accumulator.U = Accumulator.U + (Temp.U * Temp.U);
  • Accumulator.I = Accumulator.I + (Temp.I * Temp.I);
Súčasne vynásobíme vzorku napätia a prúdu, čím dostaneme okamžitý činný príkon. Súčin akumulujeme: Accumulator.P = Accumulator.P + (Temp.U * Temp.I);

Periodický 1x za sekúndu akumulátor normalizujeme podelíme počtom vzoriek: Normalizovaný akumulátor príkonu je hodnota sinného príkonu.
  • Temp_U = Accumulator.U / NORM;
  • Temp_I = Accumulator.I / NORM;
  • P(active) = Accumulator.U / NORM;
Normalizované hodnoty akumulátorov napätia a prúdu odmocníme. Tým dostaneme strednú hodnotu [RMS] striedavej veličiny napätia alebo prúdu:
  • U_RMS = sqrt (Temp_U);
  • I_RMS = sqrt (Temp_I);
Nakoniec namerané hodnoty skalibrujeme, vynásobíme koeficientom, ktorý spresní hodnotu s referenčným normálom:
  • U_RMS = U_RMS * Kalibracia_U;
  • I_RMS = I_RMS * Kalibracia_I;
  • P(active) = P(active) * Kalibracia_U;
  • P(active) = P(active) * Kalibracia_I;
Akumuláciou činného príkonu vyhodnocujeme elektrickú prácu normalizovanú na jednotku [kWh]: E(a) = E(a) + (P(active) / (1000 * 3600));

Napťové meracie rozhranie:
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom | Napätové meracie rozhranie

Prúdové meracie rozhranie:
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom | Prúdové meracie rozhranie

Aktualizovanú hodnotu elektrickej práce registrujeme v nonvolatilnej stabilne) pamäti. Priama hodnota spotreby elektrickej energie v kWh: Pre meranie striedavých veličín použijeme meracie rozhrania FrontEnd. Výstupy pripojíme na analógovo-digitálne [ADC] prevodníky mikroprocesora. Keďže analógovo-digitálne prevodníky sú unipolárne (napätie 0V až 5V), meraný striedavý signál oddelíme kondenzátorom C1 (C10) a vytvoríme umelú jednosmernú úroveň (DC Ofset) cca 2,5V (R2, R6).
  • Z hodnôt napätia (U_RMS) a prúdu (I_RMS) si vypočítame vektorovo celkový zdanlivý - Apparent príkon;
  • P(apparent) = U_RMS * I_RMS;
  • Hodnotu Power Factor: [PF] = P(active) / P(apparent);
  • Jalový (Reactive) príkon;
  • P(reactive) = sqrt ((P(apparent) * P(apparent)) - (P(active) * P(active)));
Jednosmernú zložku následne odstránime pomocou SW. Použijeme SW metódu IIR (Infinity Impulse Response) – butterworth filter, horná priepusť. Transferová funkcia: y[n] = 0.996*y[n-1] + 0.996*x[n] - 0.996*x[n-1]

Výpočet interpretovaný v jazyku C: Premenné sú deklarované výpočtovým typom „Integer“, teda celé čísla. Výpočet súčinu desatinného čísla 0,996 je prevedený operáciami súčinu Integer * 255 anásledne podielom / 256 (8, 8-násobna bitová rotácia doprava).
  • Sample[Index]. PreviousFiltered = Sample[Index].Filtered;
  • TempL = 255 * (long)Sample[Index].Filtered;
  • TempL = TempL8;
  • TempI = Sample[Index].Fresh - Sample[Index].Previous;
  • TempL = TempL + 255 * (long)TempI;
  • Sample[Index].Filtered = TempL;

BLUE LED HAS STARTED NEW ERA OF THE LIGHTING

Blue spectra are the highest frequency spectra of visible electromagnetic waving looking out by human sense. By the quantum (Photons) view, blue one is the most energetic powerful of the visible spectra (white lighting). For these reasons is technologically suited for manufacture converted type (generating photons with lower energy after impact of higher energetic photons on the Converter - Phosphorus or baryta mixtures) of White LEDs.

LED driver description, reliability aspects and factors. Currently, the most using two types of topologies for LED drivers are: More simplier quasi resonant Flyback topology with implicit active Power Factor correction for the input power up to about 120W. Resonant LLC topology, more complicated for 200W+ of input power. Good filtering is mandatory incumbent on developer, by the way, there is a standard. Overvoltage protection (typicaly class D) with varistor, using is inconsistence. It may cast an evil shadow on your developed driver by frequently breaking of the fuse caused by overvoltage spikes in the electricity. This is mainly task for overvoltage protection of electricity of building as a complex. I will try to describe 5 points of the Flyback topology driver regarding to reliability or MTBF (mean time between failure) of the LED driver. Input electrolytic capacitors (BULK capacitors), the active PFC topology excludes them, this is the step on higher reliability. Snubber capacitor - don't use ceramic type - use the foil type. Secundary rectifier ideal is SiC diode, if you use schotky than overdimension twice regard the breakdown voltage (sum of the output voltage + reflected primary voltage it's divide input voltage by the transf. turn ratio), practicaly 200V+ reverse break down voltage of schotky diode is enough. Secondary electrolytic capacitors. Idealy using of polymer types 4 or 6 in parallel or tantalic types. Regard to the cost, if you use classical electrolytic capacitors, use min. 2pcs. (rather 4 pcs - this lower ripple current just by one capacitor) in parallel on 105°C and selected with Low ESR (eq.ser. resistor). Primary sensing is ideal (e.g. LT3799-1 suitable), becouse the optocoupler is excluded as a potential source of failure. In SMPS on the MosFET acts, as sum, 4 margins: Rectified input voltage (nominal 325V). Reflected secundary voltage (~Vout*Ntransformer). Leakage inductance spike, may suppressed by Snuber (50-200V). 4. min. 10% (rather 20-30) of backup is "developer decorum". Definitely 900V breakdown voltage MosFET is necessary. The primary sensing has, of course, worse influence on the regulation loop of SMPS. On the other side, even a good current regulation +-2% of secondary sensing is depredated by the very long PI correction (below 100Hz) of the current part of regulation (in Constant Current mode) to suppress flickering LEDs caused mains frequency. Typical good result is +-5%. And there is a comparable with primary sensing (of course with good regulating techniques in control circuit).

RFID PRÍSTUPOVÝ SYSTÉM

RFID Prístupový systém na karty Mifare alebo prívesky, ktoré identifikujú osobu s možnosťou pridelenia štruktúry privilégií, napríklad pre vstup do špeciálnych priestorov. Kapacita systému je do 1600 zamestnancov. Systém je súčasne vhodný pre elektronickú dokumentáciu dochádzky v spojení s dochádzkovým systémom TANGRAM. Možnosť využitia elektronickej peňaženky a možnosť programovania dát a hodnoty elektronickej peňaženky na karte.
NÁZOV PARAMETER
Dosach snímania 6cm
Vstupné napätie 230VAC
Krytie IP54
Komunikačné rozhranie RS232
Bezpotenciálový výstup RELÉ do 5A DC,AC
LCD displej 2 x 16 znakov
Názov firmy 16 znakov
Dĺžka mena 16 znakov
Štruktúra privilégií do 256 úrovni

UMELÁ POLNOC

Implicitný režim šetrenia: 4hodiny po pripojení napajania svietidlo v nominálnom (maximálnom - 40W) móde, nasledujúcich 5hodín je svietidlo v šetriacom móde (50% - 20W z max. príkonu), následne až do vypnutia svietidla sa nastaví nominálny mód. Uznaný režim manažmentu umelej polnoci: Po „uznaní“ dvoch po sebe nasledujúcich prevádzkových noci, svietidlo sa automatický prepne do šetriaceho módu v časovom intervale 23:00 až 04:30 hod. Procedúra uznania dvoch po sebe nasledujúcich prevádzkových noci má tieto podmienky: Dĺžka prevádzkovej noci je väčšia ako 5 hodín. Súčasne dĺžka prevádzkovej noci je kratšia ako 18 hodín. Súčasne rozdiel dvoch po sebe nasledujúcich prevádzkových noci je v intervale ± 1 hodina. LED svietidlo Streelit po pripojení napájacieho napätia indikuje stavy počtom bliknutí LED svietidla.
STAV FUNKCIE BLIKNUTIE
Simulácia - 2x
Šetriací mód - 1x
Šetriací mód vypnutý - Bez bliknutia
Krátke stlačenie Zapnutie simulácie 2x
Krátke stlačenie Vypnutie simulácie 3x
Dlhé stlačenie Zapnutie šetrenia 4x
Dlhé stlačenie Vypnutie šetrenia 8x

VYHODNOTENIE ENERGETICKEJ EFEKTÍVNOSTI VÝMENY VEREJNÉHO OSVETLENIA

Podporný program pre vyhodnotenie energetickej efektívnosti výmeny verejného osvetlenia. Kde zadávate typ svietidla, počet svietidiel, sadzba, denna doba svietenia. To vám zaberie čas maximálne 5 minút. Stlačením tlačidla Výpočet úspornosti mate okamžité výsledky výpočtu. Program pre vyhodnotenie energetickej efektívnosti vám vypočíta údajepotrebné pre projekt: výzva ministerstva hospodárstva, výmena osvetľovacích bodov verejného osvetlenia.

Výpočty programu pokrývajú 3 základné okruhy:
  • Energetická efektívnosť: výpočet úspory elektrickej energie, úspory finančných prostriedkov, návratnosť investície, ročný percentuálny výnos z investície, ročný a celkový zisk z investície,
  • Úspora emisií: CO2,
  • Ekonomická efektívnosť: Neviete sa pohnúť s projektom na výmenu verejného osvetlenia. Obtiažne sa rozhodujete investovať do výmeny verejného osvetlenia Údaje pre projekt a rozhodnutie do 5 minút,

RIADENIE OSVETLENIA TELOCVIČNE

Osvetlenie telocvične o rozmeroch 36 x 18 metrov s výškou stropnej konštrukcie 9 metrov je pomerne veľká výzva v tom:, že takmer 6000 kubických metrov priestoru je potrebné osvetliť čo najrovnomernejšie, aby komfort prevádzania činnosti v telocvični bol čo najvyšší. Základné atribúty komfortného umelého osvetlenia, vhodného pre dlhodobú pracovnú činnosť sú:
  • Vyžarovací uhol svetelných zdrojov 120°: základ pre priestorovo rovnomerné osvetlenie,
  • Korelácia farebnej teploty osvetlenia CCT=4000K: charakter neutrálne bieleho svetla, energetický kompromis vhodný pre dlhodobú pracovnú činnosť (studené biele svetlo: vysoká energia = rýchla únava), (teplé biele svetlo: nízka energia = rýchla únava aj napriek vysokému indexu farebného podania),
  • Index farebného podania CRI=85 (minimálne je nutné CRI=80): lepšie podanie farieb a farebných kontrastov menej unavuje ľudský organizmus,
Tieto atribúty spĺňajú LED od firmy Osram DurisE5, ktoré sú vyvinuté pre komerčné priestory s dlhodobo pracovnou činnosťou. Pre naprojektovanie osvetlenia bol použitý projektový program Dialux. Data pre program boli zmerané pomocou trigonometrického fotometra priamo vo firme Osram. Takto vyzerá čiastkový textový výpis optických dát .ldt pre program Dialux:
  • PALCO IT
  • 1
  • 0
  • 144
  • 2.5000
  • 73
  • 2.5000
  • HD_40 PALCO IT artif
  • HD_40 artif
  • 22.04.2015/Palco
  • 100.00
  • 100.00
  • 100.00
  • 100.00
  • 100.00
  • 0.00000
  • 0.00000
  • 0.00000
  • 0.00000
  • 99.996
  • 100.00
  • 1.0000
  • 0.00000
  • 1
  • 1
  • Measured luminous flux of luminaire/lamp
  • 4860.80
  • 39.200
  • 1.0000
  • 1.0000

Kde bol nameraný celkový svetelný tok 4860,8 lúmenov pri príkone (na vstupných svorkách 230VAC) 39,2W. Celková účinnosť svetelnej technológie je 129lm/W. Ak energetický „odčítame“ účinnosť LED predradníkov (typický 89%), potom samotné LED majú nameranú účinnosť 144lm/W, čo zodpovedá katalógovým údajom výrobcu Osram. Pri predpokladanom priemernom osvetlení 300lx, nám vyšiel naprojektovaný príkon 1600W pre konkrétny priestor telocvične. VypočítanáProjektovaná rovnomernosť Emin/Emax je 56%. Poznamenávam, že pôvodná osvetľovacia technológia malá nominálny príkon 7.900 W (reálne asi o 10% viac – straty na indukčných predradníkoch), technológia metal-halogenid – výbojky, svietidla typu Bay-lamp 60°. Namerané priemerné osvetlenie <200lx, s vysokou nerovnomernosťou Emin/Emax < 5%. Meranie osvetlenia bolo prevadzané po 21:00 hod., bez asistencie denného osvetlenia. V telocvični je osadených 40 kusov LED modulov PALCO IT DurisE5_HD 40W. Rozmery LED modulu 42cm x 21 cm, kde je osadených 240 kusov LED Osram DurisE5 na substrate: materiál jednostranný FR4, hrúbka 2mm. Namerané priemerné osvetlenie pri príkone 1700W bolo 320lx, rovnomernosť > 60%. Meranie bolo vykonané o 21:30 (bez prítomnosti denného osvetlenia cez svetlíky). Budenie LED je 50% nominálnym prúdom (60mA), čo má za následok zvýšenie účinnosti asi o 4%, súčasne zníženie tepelnej straty na LED o cca 55%, to má významný vplyv na zvýšení spoľahlivostného parametra LM70 @50000hodín, takmer o desiatkovú rádu. Takto vyzerá nainštalovaná LED osvetľovacia technológia Osram DurisE5 v telocvični.
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | Telocvična

LED modul DurisE5_HD 40W: je napájaný 40-timy LED predradníkmi 44W typu Flyback s aktívnym PFC, ktoré sú dostupne umiestnené v rozvodných skriniach, v paralelne zapojenej topológií.
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | LED modul DurisE5_HD 40W

LED predradník ACDC PFC 44W:
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | LED predradník ACDC PFC 44W

Rozvodná skriňa s LED predradníkmi: dve rozvodné skrine s 20-timy LED predradníkmi sú uzamknuté umiestnené vo výške 1,5 metra na stene s pohodlným prístupom pre profilaktiku a servis. Paralelné zapojenie LED predradníkov (zapojenie cez oddeľovacie schotky diódy) technický zabezpečuje pri poruche jedného alebo viacerých predradníkov, že ostatné predradníky sú plne funkčné. LED moduly sú napájané cez paralelné 4 mm vodiče s minimálnym ubytkom napätia pri max. 20 A prúde. Dĺžky vodičov sú 35 metrov. V telocvični sú vytvorené 2 nastaviteľné nezávislé svetelné vetvy: Vetva pri okne [Pravá] a Vetva pri dverách [Ľavá]. To umožňuje nastaviť rovnomerné osvetlenie počas dňa pri asistencií denného osvetlenia.
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | Rozvodná skriňa s LED predradníkmi

Riadiaca jednotka osvetlenia telocvične: sa zapína klasickým „lustrovým“ jednopólovým spínačom.. Vstupnému prívodu je predradená prepäťová ochrana typu „D“ s prídavným sieťovým filtrom (16A), čím sa násobne zvyšuje odolnosť celého zariadenia proti prepäťovým impulzom (surge). Riadiaca jednotka umožňuje nastaviť 2 režimy osvetlenia: Denný režim [Deň] a Nočný režim [Noc]. Režimy sa prepínajú jednopólovým prepínačom Deň / Noc. Výkonnostné úrovne sa dajú nastaviť nezávislé pre každý režim (podľa nasledujúcej tabuľky). Výkonnostné úrovne sú registrované v „nonvolatilnej“ pamäti typu EEPROM, pre každý režim nezávislé. To znamená, že výkonnostné úrovne ostanú zapamätané aj po vypnutí napájania. V každej osvetľovacej vetve (Ľavá, Pravá) sa dajú nastaviť diskrétne výkonové úrovne. Maximálny výkon vo vetve je 800W.
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla |Riadenie osvetlenia telocvične | Riadiaca jednotka osvetlenia telocvične

Výkonnostné úrovne sú percentuálnym vyjadrením z maximálneho výkonu, podľa nasledujúcej tabuľky:
VÝKONNOSŤ ĽAVÁ POZN. PRAVÁ POZN.
0. - - 0% min.
1. 5% min. Std_By 5% Std_By
2. 40% - 35% -
3. 65% - 60% -
4. 100% max. 95% -
5. - - 100% max.
Z dôvodu zamedzenia pomýlenia obsluhy je v ľavej vetve nastavená minimálna úroveň 5%. Týmto sa po privedení napájania do osvetlenia, pri ľubovoľnom nastavení výkonu (aj pri minimálnom), vždy aktivuje osvetlenie. Riadiaca jednotka sa ovláda rádio frekvenčnou kryptovanou kľúčenkou.
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | Ovládač
  • L+ zvyšovanie výkonu ľavej vetvy,
  • L– znižovanie výkonu ľavej vetvy,
  • P+ zvyšovanie výkonu pravej vetvy,
  • P– znižovanie výkonu pravej vetvy,
Riadiaca jednotka sa taktiež ovláda android aplikáciou AndroLit manažment osvetlenia. Ovládanie android zariadenia je umožnené po zadaní „PIN“, ktoré si môže užívateľ zmeniť. Ak sa nesprávne zadá PIN, potom aplikácia iba informuje o spotrebe elektrickej energie a platbe. Pri neúspešnom aktivovaní PIN čísla sa môže použiť (červené) tlačidlo „Help“, pre kontaktovanie s výrobcom. Nasledujúci výpis („screenshot“) z android zariadenia je vytvorený po 6 týždňovej prevádzke osvetlenia telocvične (ročné obdobie – od začiatku septembra do polovice októbra).
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | Android aplikácia

Tlačidlami si nastavujem výkonnostné úrovne nezávislé v 2-och osvetľovacích vetvách:
  • Ľavá: svetelná vetva pri vstupe do telocvične,
  • Pravá: svetelná vetva pri okne telocvične,
Aplikácia vyhodnocuje kumulatívne veličiny:
  • Spotreba elektrickej energie [kWh],
  • Prevádzkový čas [hodiny],
  • Platba za spotrebu elektrickej energie [€],
Dočasné veličiny s možnosťou nulovania:
  • Dočasná spotreba elektrickej energie [kWh],
  • Dočasná platba za spotrebu elektrickej energie [€],
Sieťové veličiny:
  • Napätie [V],
  • Prúd [A],
  • Okamžitý činný príkon [W],
  • Power Factor,
  • Priemerný hodinový činný príkon [W],
Porovnanie s pôvodným osvetlením vychádza nasledovne: Spotrebovaná energia – 134,25 kWh, pri sadzbe 0,197€/kWh je platba 26,4€. Prevádzková doba bola 168hodín. Priemerný príkon je 796W (čo je asi polovica z maximálneho príkonu). Pôvodné osvetľovanie, za dobu 168 hodín spotrebovalo 1456kWh, čo pri rovnakej sadzbe činí platbu 287,6€. Vyhodnotenie úspory: Usporená energia: 1322kWh (v ovzduší o 250kg menej CO2) a pasívny príjem činí: 261,2€ (počas 6 týždňov). Predpokladaná ročná úspora vám prinesie 2307€. Výkonnostné úrovne sa spínajú pomocou RELE. Keďže záťaž (LED predradníky) má kapacitný charakter, RELE sa spínajú pri „prechode nulou“ (sieťové napätie v okamžiku zapnutia má približne napätie 0V). Týmto sa eliminuje „karbonizovanie“ kontaktov RELE, čo zvyšuje o „rady“ spoľahlivosť celého zariadenia. Schéma zapojenia riadiacej jednotky osvetlenia telocvične:
PALCO IT, s.r.o. | Viac lúmenov nemusí byť viac svetla | Riadenie osvetlenia telocvične | Schéma zapojenia riadiacej jednotky osvetlenia telocvične

AKTUALIZÁCIA

V Prešove dňa:
12.05.2020