Denní, večerní, noční a biodynamické žárovky v testu
Na začátek maličko teorie, opravdu jen trochu. Kdo se jí chce vyhnout, může přeskočit na další kapitolu. Ale nedělal bych to.
Biorytmus člověka byl původně nastaven na jednoduchý cyklus: aktivitu začal s východem slunce a ukončil s jeho západem. Poté zkrotil oheň tak, že si jej v nějaké formě mohl vzít do svého obydlí a dobu aktivity tak o něco prodloužit. Světelný výkon nebyl veliký a co víc, vyzařované spektrum tohoto světla bylo spektrálně rozložené tak, že příliš nerušilo produkci melatoninu, tedy hormonu spánku. Cirkadiánní rytmus tak nebyl tolik narušen.
Částečná změna nastala s příchodem elektrického osvětlení. To nabídlo dostatek světla, aby se člověk mohl zcela oprostit od rozdělení aktivity a odpočinku podle slunečního svitu – nyní mohl pracovat i celou noc. Zároveň však spektrálně šlo stále o přirozené světlo, přičemž jeho barva odpovídala teplotě rozžhaveného wolframového vlákna – pohybovala se od 2 300 do 2 900 Kelvinů, tedy teplé bílé, jak by se dnes řeklo. Spektrum bylo široké, ale nejvíce byly zastoupeny červené, oranžové a žluté složky, zelené a modré významně méně. Cirkadiánní rytmus byl narušován především možnými změnami časů spánku, ne tolik charakterem světla.
Větší problém přišel se zářivkami, do domácností zejména s úspornými zářivkami v podobě náhrad klasických žárovek se závity E27 a E14. Zde viditelné světlo nevznikalo přirozeně žárem, ale nárazy elektronů do směsi rtuti a argonu emitovaného UV záření. To dopadalo na vrstvu luminoforů na obalu skleněné trubice, které jej proměnilo ve viditelné světlo. Oproti běžným žárovkám byla taková tvorba světla energeticky mnohem úspornější, kvalita světla ale mnohem horší – místo plného spektra šlo jen o několik „peaků“, bohužel některé i v modré oblasti (nízké vlnové délky), které narušují cirkadiánní rytmus. Navíc měly mizerný index podání barev.
A tím se dostáváme k LED žárovkám. Zde nejčastěji vzniká světlo pomocí modrých LED elementů, které mají nejvyšší účinnost. Jsou potaženy vrstvou žlutého luminoforu a dohromady tak vyzařují světlo bílé. A již v tomto receptu je základ problému. Modré LED vyzařují modré světlo v poměrně úzkém spektru a vzhledem k výkonu tak vzniká poměrně výrazný peak. Luminofor jej část pohltí, ale protože je drahý, tak se s ním zejména u levných žárovek šetří. Výsledkem bývá výrazný podíl modrého světla s vlnovou délkou pod 490 nm a tedy silné narušování produkce melatoninu a tedy nabourávání cirkadiánního rytmu.
Vyzkoušeli jsme žárovku, kterou si v ČR nekoupíte. Je extrémně úsporná |
Tolik k naprosto základní a až vulgárně zjednodušené teorii.
Text zde nekončí smutným konstatováním „světlo z ledek může kazit spánek“ zejména proto, že na trhu existují LED žárovky, o kterých výrobci tvrdí, že vyzařují světlo ve spektru odpovídajícímu určení.
Noční, večerní, denní, biodynamická
Takzvané „noční“ žárovky by měly vyzařovat pouze červené a oranžové světlo, neměla by se v něm projevit zelená a modrá složka. Ty je vhodné používat v ložnicích, populární jsou i v lampách v dětských pokojích, kde při kojení zbytečně nebudí dítě ani maminku, v pozdějším věku osvětluje místnost proti bubákům, ale opět nekazí spánek.
„Večerní“ žárovky by měly spektrum světla rozšířit i do nižších vlnových délek a vedle červené a oranžové přidávají i žluté a v různé míře i trochu zeleného světla. To jsou žárovky vhodné pro použití v časech před usnutím – dá se u nich provádět běžné činnosti a docela dobře fungovat, ale zbytečně nematou vaše vnímání času a nenarušují tolik cirkadiánní rytmus.
Pak jsou tu „denní“ žárovky, které mají poskytovat široké spektrum světla podobajícího se slunečnímu – se všemi složkami viditelného světla. Ty naopak zastoupením modré a zelené složky podporují bdělost, produktivitu a kognitivní výkon, takže jsou vhodné k práci nebo učení v místech, kde není dostatečný přísun slunečního svitu. A také mají nejvyšší CRI, tedy nejvěrnější podání barev. Proto je vhodné i třeba do kuchyně.
Poznámka: Zde se dopouštíme velkého zjednodušení, protože vedle CRI existují doplňkové indexy barevného podání (jako R3 nebo R9) lépe vypovídajících o podání jiných barev než pokrývá CRI. Ty se ovšem řeší spíše v profesionálním osvětlení.
Z výše uvedeného je jasné, že ve většině místností je vhodné mít více zdrojů světla – a minimálně mít možnost střídat světlo širokospektré a večerní, nebo večerní a noční. A někdy všechny tři.
Slovníčeknáhradní teplota chromatičnosti – takzvaná teplota chromatičnosti určuje odstín světla (teplá bílá, neutrální bílá ...) a odpovídá s barvou záření rozžhaveného ideálního černého tělesa. Příklad, wolframové vlákno klasické žárovky se žhaví na zhruba 2 300 °C a proto je teplota jím vyzařovaného světla zhruba 2 600 K. V LED žárovce ale světlo nevzniká vysokou teplotou, proto se pro vyjádření odstínu světla používá termín „náhradní teplota chromatičnosti“. diagram chromatičnosti – graf zobrazující barvy viditelné lidským okem, souřadnice v něm uvedené jsou nejpřesnějším způsobem, jak vyjádřit konkrétní barvu. Diagramů vzniklo v průběhu vývoje vícero, ve článku uvidíte ty od CIE (Mezinárodní komise pro osvětlování). křivka teplotních zdrojů – nebo také Planckova křivka je součástí diagramu chromatičnosti a jde o trajektorii barev, kterou by mělo ideální černé těleso v průběhu zahřívání – jde tedy o referenční křivku. Barva světelných zdrojů by se v rámci diagramu chromatičnosti měla na této křivce nacházet, jinak nepůjde o přirozeně působící světlo. CRI – takzvaný Color Rendering Index, tedy číslo udávající kvalitu vykreslení barev pod daným světlem ve srovnání s přirozeným slunečním světlem. Maximem je 100, barvy vypadají zcela přirozeně. Nad 95 jde o špičkové světlo, nad 90 velmi kvalitní. Jako akceptovatelné minimum se udává hodnota 80. světelný výkon – u klasických žárovek se světelný výkon běžně vyjadřoval označením příkonu (tedy třeba 60W), protože jejich efektivita byla prakticky stejná a proto to sedělo. Efektivita LED žárovek se poměrně výrazně odlišuje od zhruba 80 lumenů na Watt u levných čipů po 200 lumenů na Watt u špičkových čipů. Proto pro vyjádření výkonu nelze používat hodnotu příkonu ve Wattech, ale přímo hodnotu světelného výkonu v lumenech. Pro představu, 40W klasická žárovka má výkon zhruba 470 lumenů, 60W má 800 lumenů a 100W zhruba 1 300 lumenů. vlnová délka – světlo je elektromagnetické záření a pokud se bavíme o okem viditelné části spektra, pak vlnová délka odpovídá jeho barvě. 430–500 nm mají modré barvy, ty mají největší energii. Mezi 500–570 nm jsou zelené barvy, v této oblasti je lidské oko nejcitlivější. Žluté barvy jsou v oblasti 570–590 nm, oranžové 590–620 nm a na konci, tedy nejdelší a nejméně energetické vlny jsou červené, v rozsahu 620–750 nm. |
Což může elegantně řešit čtvrtá kategorie žárovek a to žárovky „biodynamické“. Lze je přepínat mezi výše uvedenými režimy, takže mohou svítit širokospektrým světlem i zúženými večerními a nočními světly. Těmi lze jednoduše nahradit žárovky v libovolných svítidlech.
Opravdu plní to, co výrobci tvrdí a jak dobře? Na tyto otázky najdete odpovědi v tomto textu. Nelze je snadno nahradit chytrými RGB nebo RGBW žárovkami? Na to odpovíme ve druhém díle.
Jak test probíhal
Do testu jsme se pokusili shromáždit reprezentativní vzorek spektrálně zaměřených nebo biodynamických žárovek na českém trhu. Preferovali jsme biodynamické modely, samostatné „noční“ a „večerní“ jsme brali zejména v případech, kdy výrobce biodynamické nemá.
Žárovky jsme nechali několik hodin „zajet“, aby se provozní vlastnosti ustálily. Poté jsme s nimi vyrazili na specializované pracoviště za panem inženýrem Markem Bálským z Ústavu elektroenergetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Zde jsme žárovky pomocí měřícího zařízení MavoSpec Base od společnosti Gossen proměřili. Co nás zajímalo?
Samozřejmě vyzařované světelné spektrum, o kterém jsme hovořili většinu úvodu a které je pro zamýšlené – denní, večerní, noční – použití zásadní. Dále teplota bílého světla, která naznačuje, jak teple nebo chladně bude světlo působit. Teplota světla ale neříká vše o barvě světla (protože platí jen pro bílé světlo), takže jsme měřili i hodnotu dominantní vlnové délky, která udává, jakou barvu světla bude vnímat lidské oko.
Měřilo se CRI, tedy index barevné věrnosti. Udává, jak věrné budou pro lidské oko barvy nasvícené daným světlem. Pro domácí použití je minimem CRI 80, CRI 90 je pak kvalitní světlo. CRI 95 je vhodné i pro náročné uživatele pracující s barvami – fotografie, barevný tisk, práce s textilem atp. CRI 98–100 je referenční, odpovídá dennímu slunečnímu svitu a přináší velmi věrné barvy.
Měřili jsme i „flicker“, tedy mihotání světla. Zde máme jen dobré zprávy, všechny žárovky (v tomto díle testu) jej měly mimo měřitelný limit (lze tedy považovat za nulový). Naopak při měření harmonického zkreslení, které elektronika žárovek posílá zpět do elektrické sítě, to byl zpravidla průšvih, mimo několika výjimek je patrné, že v rámci ceny a energetické efektivity to výrobci příliš neřešili.
