Master's Thesis

Evaluation of LED replacements

Final Thesis 8.8 MB

Author of thesis: Ing. Lukáš Bordovský

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: Ing. Jan Škoda, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Pavelka, Ph.D.

Abstract:

The aim of my thesis is to become familiar with LED replacements of light sources, possible problems, advantages and disadvantages. In the work are at first explained terms of light technology. Then are concisely described actual light sources, that can be replaced by LED. That concern: classic bulbs, halogen bulbs, linear fluorescents and compact bulbs. After that is described principle of LED light fittings and advantages, disadvantages nowadays to use LED light fittings. The main emphasis is placed on chapter 5. The compensations of linear fluorescents by LED moduls.
The following chapters are dedicated to comparison of fluorescent lamps and LED moduls. Involving-photometrics parameters, luminous intensity, lumniance analysis and also economics comparison of lighting systems with fluorescent lamps versus the LED moduls.

Keywords:

LED lamps, linear fluorescent, LED module, luminous intensity, lumniance analysis

Date of defence

17.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student plynule prezentoval obhajobu své diplomové práce. Nejprve se zmínil o fotometrických parametrech u LED modulů a poté o problematice náhrad jiných světelných zdrojů těmito moduly. Ing. Škoda přečetl posudky a položil studentovi oponentské otázky. Student byl dotázán na náhradní teplotu chromatičnosti u zářivek, a jak tato veličina souvisí s jasem a spektrem. Student na položenou otázku odpověděl. Dále byl položen dotaz ohledně rozložení jasů u LED trubic, opět student na položenou otázku bez problému odpověděl. Doc. Toman položil studentovi otázku, jak je to s rozložením jasu u LED trubic a proč nejsou jasy na trubici symetrické? Student opět odpověděl. Doc. Blažek položil otázku ohledně náhrad LED světelných zdrojů a přepočet LED na žárovku podle měrného výkonu. Student na všechny další položené otázky dokázal odpovědět.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Power Electrical Engineering (M-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Blažek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Skala, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Škoda, Ph.D.

Student Bc. Lukáš Bordovský měl ve své práci s názvem Hodnocení LED náhrad světelných zdrojů provést literární rešerši týkající se náhrad světelných zdrojů, provést jejich kontrolní měření, zhodnocení a učinit závěry z naměřených dat. Tyto úkoly student splnil. Ke zpracování mám ovšem pár připomínek. V práci se vyskytuje poměrně dost překlepů, což snižuje její úroveň. Tento nedostatek je poměrně silně vyvážen praktickým měřením, které potvrdilo obecně předpokládané úskalí LED náhrad. Další výtkou je skutečnost, že student v některých pasážích zaměňuje svítidlo za světelný zdroj, nebo to alespoň tak z textu vyplívá, což čtenáře dost mate. Jako velký nedostatek ale hodnotím absenci jakéhokoliv vztahu, či příkladu výpočtu hlavně v kapitole 10 Ekonomika návrhu osvětlovací soustavy. Celkové hledisko práce však hodnotím velmi pozitivně, neboť přináší nezávislý pohled na aktuální tématiku v oblasti nasazování LED technologií do osvětlovacích soustav. Rád bych, ale aby u obhajoby zaznělo konečné stanovisko plynoucí ze studentovi práce, zda-li LED náhrady zavádět či nikoliv, případně za jakých podmínek.

Dále pozitivně hodnotím i studentův přístup k řešení dané problematiky, kdy pracoval více méně samostatně a metodicky správně.
Práci doporučuji k obhajobě a s přihlédnutím k uvedeným nedostatkům ji hodnotím stupněm VELMI DOBRĚ (86 bodů). Points proposed by supervisor: 86

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Pavelka, Ph.D.

V této práci se student Bc. Lukáš Bordovský zabýval hodnocením LED náhrad konvenčních zdrojů ve svítidlech. Práce je rozdělena na dvě základní části – část teoretickou a část praktickou.

V teoretické části se pan Bordovský zabývá představením základních fotometrických veličin, rozdělení světelných zdrojů a jejich základních principů činností a věnuje se rešerši poznatků v oblasti možných náhrad konvenčních světelných zdrojů, včetně poznatků z oblasti legislativních požadavků. Teoretická část je vhodně členěna, její úroveň snižuje vysoké množství chyb, překlepů, odborných nepřesností a laických vyjádření, nepatřičných v práci tohoto druhu. V kap. 3.3 Lineární zářivky diplomant uvádí, že lineární zářivky vyrábějí okolo 70 % umělého světla na světě – odkud tuto informaci čerpal? V kap. 3.4 Kompaktní zářivky diplomant uvádí, že KZ mají o 60 – 80 % vyšší účinnost než standardní žárovky. To se zdá být poněkud málo – odkud diplomant tuto informaci čerpal? Dále uvádí, že KZ po zapnutí „naběhnou pouze na 50 % sv. toku“, používá termín „LED žárovka“ a podobné zavádějící a odborně nepřesné, či chybné termíny. V obr. 4.3 není jasné, zda se jedná o teplotní závislost sv. toku diody konkrétní, či se jedná o obecný trend pro LED. V kap. 5 jsou uvedeny výhody použití náhrad sv. zdrojů s LED, ale nejsou již zmíněny nevýhody, např. podstatně nižší sv. tok – to se zdá být dost podstatnou nevýhodou. Navíc se dále uvádí jako výhoda provoz svítidla bez předřadníku, což je krajně zavádějící. Ostatně v dalším odst. věnovaném omezení míhání světla už jsou předřadníky nutné k provozu zmíněny. Chybí citace u tab. 5.2. V poslední větě na straně 32 věnované použití zpětnovazebního obvodu pro kompenzaci stárnutí LED modulu si diplomant protiřečí. V tab. 6.2 diplomant používá termíny sv. zdroj a svítidlo pro totéž – tyto termíny mají zcela jiný význam. Na str. 37 a 38 u značení LED modulů je zmiňována hodnota (bod) „tc“, ale není jasné, co tato hodnota označuje.

Hlavním bodem praktické části je ověření fotometrických parametrů náhrad sv. zdrojů v porovnání s konvenčními sv. zdroji (v tomto případě s lineárními zářivkami). Toto je provedeno poměrně kvalitně s ohledem na všechny důležité parametry sv. zdrojů, případně kompletního svítidla. Výtku směřuji k neoznačení veličin v tabulkách 7.2 – 7.8. Díky neoznačení jednotlivých veličin dochází k výraznému snížení vypovídací hodnoty těchto tabulek – je zde uváděn měrný výkon sv. zdroje udaný výrobcem (teor. hodnota) a je porovnán s měrným výkonem celého svítidla, který byl změřen (tedy měřená hodnota). Ovšem do příkonu svítidla je již započítán i příkon předřadníku – tedy jsou porovnávány neodpovídající hodnoty. Dále je zde uváděn účiník svítidla v souvislosti s překompenzováním svítidla při použití LED sv. zdroje. Bylo by vhodné značit, zda se jedná o induktivní či kapacitní charakter účiníku. V praktické části je uvedeno, že při použití LED náhrad byl startér svítidla buď zkratován, nebo vypojen, ale není zmíněno, jak bylo provedeno zapojení stávajícího předřadníku – byl odpojen, nebo byl použit spolu s LED sv. zdrojem? A jaký typ předřadníku byl vlastně použit (indukční, elektronický)? Tato záležitost není v souvislosti s provozem LED náhrad diskutována, přitom jde o zásadní záležitost s hlediska energetické účinnosti.

Dalším bodem praktické části práce je provedení jasové analýzy poměrů ve svítidle při použití jednotlivých LED náhrad a při použití lineárních zářivek a zároveň je provedeno i měření vyzařovacích spekter LED náhrad a zářivek. Posledním bodem je ekonomické zhodnocení použití LED náhrad ve třech příkladech osvětlovacích soustav ve srovnání s použitím lineárních zářivek. Všechny praktické úkoly jsou provedeny poměrně přehledně, ale práci chybí důkladnější diskuze a vyhodnocení změřených veličin a získaných poznatků, což snižuje výslednou odbornou hodnotu práce.

Práce jako celek naplňuje požadavky zadání v plném rozsahu a její kvalita odpovídá požadavkům kladeným na diplomovou práci. Hodnotu práce snižuje velké množství chyb, překlepů, odborných nepřesností a nedostatečná interpretace získaných výsledků měření. S ohledem na výše uvedené skutečnosti doporučuji práci k obhajobě před komisí SZZ a doporučuji ji hodnotit známkou dobrou (C). Topics for thesis defence:
  1. 1) V kapitole věnující se jasové analýze měřených sv. zdrojů píšete, že u zářivky L36W/830 je patrné zbarvení do červené barvy (tzn. nižší hodnoty jasu), protože se jedná o teplý sv. zdroj (s nižší náhradní teplotou chromatičnosti). Můžete objasnit, jak spolu souvisí jas a náhradní teplota chromatičnosti sv. zdroje? Proč není viditelný rozdíl mezi zářivkami L36W/840 a L36W/865?
  2. 2) Na obr. 8.9 a 8.10 je vidět zřetelný nárůst jasu směrem od středu trubice ke krajům – věnoval jste se zkoumání tohoto jevu? Čím by toto mohlo být způsobeno?
Points proposed by reviewer: 70

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová