Co je udržovaná osvětlenost?

Udržovaná osvětlenost je průměrná hodnota osvětlenosti na stanovené ploše, pod kterou by osvětlení nemělo během stanoveného údržbového cyklu klesnout. Označuje se zpravidla jako Ē_m a stejně jako běžná osvětlenost se udává v luxech (lx).

Její význam vychází z jednoduchého faktu: nové osvětlení nevytváří po celou dobu provozu úplně stejné množství světla. LED postupně ztrácejí část světelného toku, na svítidlech se usazuje prach a měnit se mohou také odrazivé vlastnosti povrchů místnosti. Osvětlení se proto navrhuje s určitou rezervou, aby požadovaná hodnota luxů byla splněna i těsně před plánovanou údržbou.

Co přesně je udržovaná osvětlenost?

CIE používá pojem maintained average illuminance – udržovaná průměrná osvětlenost.

Jde o průměrnou osvětlenost na definované ploše v okamžiku, kdy má být podle návrhu provedena údržba osvětlovací soustavy.

Pokud je například pro pracovní plochu požadováno:

Ē_m = 500 lx

neznamená to, že nové osvětlení má být navrženo přesně na 500 lx. Nová instalace zpravidla musí mít vyšší počáteční osvětlenost, protože se při návrhu počítá s jejím budoucím poklesem.

Udržovaná osvětlenost není Emin

Slovo „udržovaná“ může svádět k představě, že jde o nejnižší naměřenou hodnotu v místnosti. To ale není správně.

Je potřeba odlišit:

• Ē_m – udržovanou průměrnou osvětlenost hodnocené plochy,
• E_min – nejnižší osvětlenost v některém bodě této plochy,
• U₀ – rovnoměrnost osvětlení, která se běžně počítá jako E_min / Ē_avg.

Pokud má tedy kancelářský pracovní prostor požadovanou udržovanou osvětlenost 500 lx, neznamená to, že každý jednotlivý bod pracovní plochy musí mít minimálně 500 lx.

Průměrná hodnota a požadavek na rovnoměrnost se vyhodnocují společně.

Proč osvětlenost v čase klesá?

Osvětlenost se během provozu může postupně snižovat z několika důvodů.

• LED zdroje postupně ztrácejí část světelného toku.
• Na difuzoru, reflektoru nebo jiných optických částech se usazuje prach a nečistoty.
• Znečišťují se stěny a strop a může klesat jejich odrazivost.
• Některé světelné zdroje nebo svítidla mohou během provozu zcela selhat.
• Stárnout mohou také některé optické materiály.

Co je maintenance factor?

Pro zohlednění budoucího poklesu osvětlenosti se při návrhu používá maintenance factor – MF, česky udržovací činitel.

CIE jej definuje jako poměr osvětlenosti vytvořené osvětlovací soustavou po určité době provozu k osvětlenosti stejné soustavy v novém stavu.

Například:

• MF = 1,00 – žádný předpokládaný pokles,
• MF = 0,90 – na konci sledovaného období očekáváme přibližně 90 % počáteční úrovně,
• MF = 0,80 – přibližně 80 %,
• MF = 0,70 – přibližně 70 %.

Maintenance factor nemá jednotku.

Neexistuje jedno univerzální MF například 0,8 vhodné pro všechna svítidla a všechny místnosti. Hodnota musí odpovídat použitým výrobkům, prostředí, provozní době a plánované údržbě.

Jak se vypočítá počáteční osvětlenost?

Současná EN 12464-1 pracuje se vztahem:

Ē_i = Ē_m / MF

kde:

• Ē_i je počáteční průměrná osvětlenost nové instalace,
• Ē_m je požadovaná udržovaná průměrná osvětlenost,
• MF je maintenance factor.

Představme si kancelář, kde požadujeme:

• udržovanou osvětlenost 500 lx,
• maintenance factor 0,80.

Počáteční hodnota potom vychází:

500 / 0,80 = 625 lx

Nová osvětlovací soustava tedy musí v tomto zjednodušeném příkladu vytvořit přibližně 625 lx, aby po předpokládaném poklesu o 20 % stále dosahovala požadovaných 500 lx.

Z čeho se maintenance factor skládá?

Pro vnitřní osvětlení se maintenance factor tradičně rozkládá na několik dílčích faktorů:

MF = LLMF × LSF × LMF × RMF

• LLMF – Lamp Lumen Maintenance Factor
  zohledňuje postupný pokles světelného toku světelného zdroje.
• LSF – Lamp Survival Factor
  zohledňuje podíl světelných zdrojů, které zůstávají funkční do sledovaného okamžiku.
• LMF – Luminaire Maintenance Factor
  zohledňuje znečištění svítidla a jeho optických částí.
• RMF – Room Maintenance Factor
  zohledňuje změnu odrazivosti a znečištění povrchů místnosti.

U LED je terminologie „lamp“ historická, princip ale zůstává použitelný i pro integrované LED moduly a svítidla.

Moderní návrh má používat skutečná data výrobce a realistický plán provozu a údržby, ne pouze univerzální tabulkovou hodnotu.

Jak do výpočtu vstupuje stárnutí LED?

LED během provozu zpravidla neztratí světelný tok náhle. Dochází k postupné degradaci.

Například údaj:

L90 = 50 000 h

říká, že pro danou specifikaci je po uvedené době sledována hranice 90 % počátečního světelného toku.

Právě z údajů o zachování světelného toku lze pro určitou plánovanou dobu provozu stanovit odpovídající LLMF.

Je ale důležité nezaměňovat:

• LLMF – hodnotu použitou při návrhu maintenance factoru pro konkrétní okamžik,
• L70, L80, L90 – hranice zachování světelného toku používané při hodnocení životnosti LED.

Podrobněji jejich význam vysvětlujeme v hesle střední doba životnosti LED.

Vliv znečištění svítidla a místnosti

Stárnutí LED není jediným důvodem poklesu osvětlenosti. V některých prostředích mohou mít velký vliv právě nečistoty.

Na svítidle se může usazovat:

• běžný prach,
• mastnota,
• průmyslové částice,
• kouř nebo aerosoly.

Výsledný LMF závisí například na:

• konstrukci svítidla,
• jeho IP krytí,
• orientaci optických ploch,
• znečištění prostředí,
• a intervalu čištění.

Stejně tak může dlouhodobé znečištění stěn a stropu snížit jejich odrazivost a tím i množství světla, které se v místnosti odráží zpět na pracovní plochy.

Proč je součástí návrhu plán údržby?

Maintenance factor a interval údržby spolu přímo souvisejí.

Pokud předpokládáme, že se svítidla budou pravidelně čistit a vadné zdroje včas nahrazovat, může být výsledný maintenance factor vyšší.

Pokud naopak navrhneme osvětlení do velmi prašného prostoru a předpokládáme dlouhé intervaly bez údržby, musíme počítat s větším poklesem.

Současná EN 12464-1 proto požaduje, aby projektant:

• uvedl použitý maintenance factor,
• dokumentoval předpoklady, ze kterých vychází,
• zvolil osvětlení odpovídající prostředí,
• a stanovil plán údržby včetně čištění a případné výměny světelných zdrojů.

Co znamená například 500 lx v kanceláři?

Aktuální ČSN EN 12464-1, vydaná v českém překladu v květnu 2022 a přebírající EN 12464-1:2021, stanovuje požadavky na osvětlení vnitřních pracovišť.

Pro běžné kancelářské činnosti, jako jsou:

• psaní,
• čtení,
• práce s dokumenty,
• psaní na počítači,
• a zpracování dat,

se běžně používá požadavek:

Ē_m = 500 lx

Těchto 500 lx je udržovaná průměrná osvětlenost pracovní oblasti, nikoliv pouze hodnota, kterou má nová instalace splnit při prvním zapnutí.

Současně je pro tuto činnost stanoven také požadavek na rovnoměrnost osvětlení, omezení oslnění a další parametry.

Udržovaná osvětlenost a rovnoměrnost

Dvě místnosti mohou mít obě průměrných 500 lx a přesto může být jejich osvětlení kvalitativně úplně rozdílné.

Příklad:

• první plocha má hodnoty přibližně 450–550 lx,
• druhá má střídavě například 150 lx a 850 lx.

Průměr může být podobný, ale druhý případ bude mít velmi špatnou rovnoměrnost.

Proto se při profesionálním návrhu neposuzuje pouze Ē_m, ale také například:

• E_min,
• E_max,
• U₀,
• oslnění,
• rozložení jasu,
• a podání barev.

Udržovaná osvětlenost vs. Constant Light Output

Udržovaná osvětlenost je návrhový požadavek. Neznamená automaticky, že elektronika svítidla aktivně udržuje po celou dobu provozu přesně stejný počet luxů.

Existují ale systémy označované například Constant Light Output – CLO, které postupný pokles světelného toku LED elektronicky kompenzují.

Driver může například:

• na začátku provozovat LED na nižším výkonu,
• a s postupným stárnutím výkon mírně zvyšovat.

CLO proto může ovlivnit dílčí faktor poklesu světelného toku LED, ale nezruší všechny ostatní příčiny poklesu osvětlenosti.

Jak se udržovaná osvětlenost kontroluje?

Osvětlenost lze v reálném prostoru změřit pomocí luxmetru.

Pro smysluplné vyhodnocení ale nestačí jeden údaj naměřený přímo pod svítidlem.

Měření se provádí:

• na definované hodnocené ploše,
• v odpovídající výšce,
• v síti měřicích bodů,
• a výsledky se vyhodnotí podle požadovaného parametru.

Z jednotlivých hodnot lze určit například průměrnou osvětlenost, minimální hodnotu a rovnoměrnost.

Udržovaná osvětlenost ve výpočtu Relux

Při profesionálním návrhu není potřeba čekat několik let, až instalace zestárne.

Program jako Relux umožňuje zadat maintenance factor přímo do výpočtu a pracovat s požadovanou udržovanou hodnotou už ve fázi návrhu.

Výpočet zohledňuje například:

• skutečný světelný tok svítidel,
• prostorovou distribuci svítivosti,
• rozměry místnosti,
• výšku montáže,
• odrazivost povrchů,
• rozmístění svítidel,
• a zvolený maintenance factor.

Jak udržovanou osvětlenost používáme při výpočtech lampax

Při výpočtu osvětlení pracujeme se skutečnými fotometrickými daty svítidel lampax a požadovanou osvětleností konkrétního prostoru.

Neřešíme tedy pouze otázku:

„Kolik lumenů má svítidlo?“

ale také:

• kam světlo skutečně vyzařuje,
• jaká vznikne průměrná osvětlenost,
• jaké bude minimum a maximum,
• jaká vznikne rovnoměrnost,
• a jaká rezerva je potřeba s ohledem na maintenance factor.

To je důležité zejména u kanceláří, výrobních prostorů, obchodů nebo jiných míst, kde musí návrh splnit konkrétní světelně-technické požadavky.

Stejný princip ale dává smysl i v domácnosti. Díky výpočtu lze například lépe určit vhodný výkon a počet svítidel, aby prostor nebyl při prvním zapnutí zbytečně přesvětlený ani po delší době používání příliš tmavý.