Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 23 апреля
 
 

Это интересно!

Ранее

Влияние ночного освещения на здоровье человека. Продолжение дискуссии

Статья является авторизованным переводом.

Люминесцентная лампа T5 — новые тенденции в освещении

«Эффективность» является наиболее упоминаемым словом в светотехнической индустрии. Чтобы поддержать рост эффективности, вновь разрабатываемые лампы становятся все меньше. Эта тенденция — чем меньше, тем лучше — особенно очевидна на рынке люминесцентных ламп, где производители последовательно предлагают лампы все меньшего размера.

Освещение города как часть комплексного планирования

В статье рассмотрено влияние освещения на городскую жизнь и развитие общества. Особое внимание уделено вопросу ночного освещения и соответствию социальной и функциональной жизни города. Статья является авторизованным переводом работы [1].

 

8 ноября

Сравнительное исследование мебельных светильников разных типов

В статье анализируются результаты тестирования четырех линейных светодиодных светильников для шкафов. Эти светильники продавались в розничных магазинах Олбани, шт. Нью-Йорк, весной 2009 г. В процессе исследования определялись количество света на кухонных столах и стенных панелях, его однородность, цвет и светоотдача. Для сравнения были также протестированы две люминесцентные и две ксеноновые лампы накаливания. В отчете обсуждаются результаты тестирования рабочих параметров этих светильников, вопросы энергопотребления и стоимости, а также некоторые другие аспекты применения исследованных источников света. Статья представляет собой авторизованный перевод [1].



В

ведение

Весной 2009 г. сотрудники организации NLPIP (National Lighting Product Information Program — Национальная программа предоставления информации по осветительной продукции) посетили магазины в Олбани, шт. Нью-Йорк, где обычно продаются лампы и светильники для дома, чтобы увидеть, какая светодиодная продукция предлагается на рынке.

В процессе инспектирования магазинов был обнаружен один тип светодиодной продукции — светильники, которые устанавливаются на нижнюю часть выдвижных ящиков шкафов для освещения кухонного стола или под верхние полки и в витрины. Эти светильники имеют линейную форму или вид шайбы. Некоторые из них объединяются в одну конструкцию или соединяются в одну электрическую цепь, что упрощает монтаж. Из таблицы 1 видно, что на момент исследования в магазинах Олбани продавались девять светильников в виде шайбы и шесть линейных светильников для монтажа на шкафы.

Таблица 1. Светодиодные светильники, предлагавшиеся в магазинах Олбани в период с 23-го мая по 4-е июня 2009 г.

Тип

Марка

Модель

Цена, долл.

Указанные производителем данные

Примечания

Световой поток, лм

Мощность, Вт

Срок службы

Шайба

Ace

3224037

34,99

Н/д

2,5/шайбу

Н/д

3 шайбы

Шайба

Hampton Bay

403-144

39,96

Н/д

2/ шайбу

Н/д

3 шайбы, димминг

Шайба

Hampton Bay

830-758

33,97

Н/д

0,68/шайбу

Н/д

3 шайбы

Шайба

Hampton Bay

834-355

49,96

Н/д

0,23/шайбу

Н/д

10 мини- шайбы

Шайба

Hampton Bay

957-254

14,96

Н/д

2,6

20

1 шайба

Шайба

Hampton Bay

980-984

29,92

Н/д

2,6/шайбу

20

3 шайбы

Шайба

Lights of America

7200 LED BN

12,99

Н/д

2,5

Н/д

1 шайба

Шайба

Utilitech

283277

49,00

Н/д

Н/д

50 тыс. ч

3 объедин. шайбы

Шайба

Utilitech

288741

21,98

Н/д

2,25

50 тыс. ч

4-дюйм. прямоуг.

Линейная

GE

10408

54,96

Н/д

5

Н/д

12-дюйм. компонуемая лента

Линейная

GE

10409

64,98

Н/д

6

Н/д

18-дюйм. компонуемая лента

Линейная

GE

10432

19,97

Н/д

1,5

Н/д

Дополн. 12-дюйм. лента для GE 10434

Линейная

GE

10434

39,97

Н/д

1,5

Н/д

12-дюйм. лента для акцентирован. освещения

Линейная

Utilitech

283278

59,00

Н/д

5,5

50 тыс. ч

18-дюйм. лента

Линейная

GE

283520

24,98

Н/д

Н/д

Н/д

18-дюйм. лента

 

В рамках программы NLPIP были приобретены и протестированы четыре из предлагавшихся светодиодных линейных ламп для установки на шкафах. Модели GE 10432 и GE 10434, как указано на упаковке и следует из описания, в первую очередь, предназначены для направленного освещения книжных полок, а не поверхностей кухонных столов. По той причине, что эти две модели (а, следовательно, их дизайн и рабочие характеристики) явно отличаются от тех, которые используются на кухнях, они не были включены в тестирование. Помимо четырех светодиодных моделей были исследованы параметры двух люминесцентных и двух ксеноновых ламп накаливания с целью их дальнейшего сравнения.

Сотрудники NLPIP протестировали приобретенные шкафные установки в соответствии с методиками испытаний, рекомендуемыми альянсом ASSIST (Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies) [2]. Для тестирования шкафных осветительных установок использовались также документы ASSIST [3,  4].

Сотрудники NLPIP протестировали перечисленные в таблице 2 светильники, чтобы оценить важные параметры, указанные в этих двух документах.

Таблица 2. Шкафные светильники, протестированные сотрудниками NLPIP

Источник света

Марка

Модель

Цена, долл.

Длина, указанная на упаковке, см

Фотография

Светодиоды

GE

10408

54,96

30,5

Светодиоды

GE

10409

64,98

45,7

Светодиоды

Utilitech

283278

59,00

45,7

Светодиоды

Utilitech

283520

24,98

45,7

Люминесцентные лампы

GE

10113

25,78

45,7

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

16,98

46,4

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

46,97

45,7

tab2ris7.tif

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

34,98

44,8

Количество света от шкафных светодиодных светильников

Шкафные светильники выполняют две важные функции на кухне. Во-первых, они создают ощущения яркого света, не повышая при этом уровня общего освещения. Во-вторых, они освещают поверхность стола при готовке пищи или чтении рецепта приготовления блюда. Какой уровень освещенности считается приемлемым? Общество IESNA (Illuminating Engineering Society of North America) рекомендует минимальный уровень освещенности в 300 лк при выполнении обычной работы и 500 лк — при выполнении небезопасной работы, например, резании мяса [5]. Однако в [6] указывается величина в 100 лк для всех видов кухонной работы.

Оборудование для теста, в котором моделировались кухонный стол и задняя панель мойки, имело черные неотражающие поверхности, для того чтобы измерить только величину прямого освещения. На настоящей кухне небольшое количество света отражается от задней панели мойки и попадает на горизонтальную поверхность стола, создавая дополнительное освещение. В этом исследовании намеренно не учитывалась эта составляющая, поскольку на кухнях используются разные панели. После того как вертикальная задняя панель мойки была закрыта матовой белой бумагой, средняя освещенность увеличилась в горизонтальном направлении на 5%.

Яркость лампы Utilitech 283542 можно устанавливать на максимальное и минимальное значения. Кроме того, ее можно вращать в разных направлениях. В этих тестах был установлен самый высокий уровень яркости, и она была повернута вниз таким образом, что задняя часть светильника была горизонтальна.

Как видно из таблицы 3, все светильники за исключением Utilitech 283520 обеспечивали, по крайнем мере, тот уровень светового потока, который рекомендуется в [6] и требуется для освещения кухни. Таким образом, специалисты NLPIP рекомендуют использовать светильник Utilitech 283520 только в тех случаях, когда суммарный световой поток за счет других источников света на кухне позволяет достичь требуемого уровня освещения.

Таблица 3. Световой поток и освещенность горизонтальной поверхности, достигаемые при использовании шкафных светильников

Источник света

Марка

Модель

Световой поток, лм

Освещенность горизонтальной поверхности, лк

Горизонт. область

Вертикальн. область

Общий

Средняя

Макс.

Светодиоды

GE

10408

82,5ч

34,4

117

148

265

Светодиоды

GE

10409

127

51,0

178

186

360

Светодиоды

Utilitech

283278

115

77,7

175

169

331

Светодиоды

Utilitech

283520

30,7

15,3

46,0

45

92

Люминесцентная лампы

GE

10113

141

159

301

207

415

Люминесцентная лампы

Utilitech

069486

110

151

261

162

354

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

222

45,8

267

325

747

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

157

65,8

223

230

449

Однородность света светодиодных шкафных светильников

В соответствии с рекомендациями общества IESNA, освещенность зоны, непосредственно примыкающей к рабочему пространству, не должна быть в пять раз больше или меньше 1/5 освещенности этого пространства. Для оценки показателя однородности альянс ASSIST рекомендует сравнивать среднюю освещенность всей рабочей зоны с минимальным значением ее освещенности. Хорошей освещенностью, обеспечивающей комфортное визуальное восприятие и ослабление тени, считаются значения менее 5:1.

В таблице 4 представлены коэффициенты однородности для шкафных светильников, измеренные сотрудниками NLPIP. Чем меньше этот коэффициент, тем лучше. В этой таблице также представлены диаграммы распределения освещенности на горизонтальной поверхности стола. Чем круче участки этой поверхности, тем меньше однородность. У всех светильников коэффициент однородности был меньше 5:1 за исключением модели GE 10136 (ксеноновая лампа накаливания), у которой он был немного больше. Было установлено, что все светильники обеспечивали приемлемую однородность, показатель которой можно было увеличить, объединив несколько источников света таким образом, чтобы их зоны освещения пересекались.

Таблица 4. (начало) Однородность освещения горизонтальной рабочей поверхности

Источник света

Марка

Модель

Однородность на горизонт. рабочей поверхности

Распределение показателей однородности

Светодиод

GE

10408

2,4:1

Светодиод

GE

10409

3,0:1

Светодиод

Utilitech

283278

3,3:1

Светодиод

Utilitech

283520

3,1:1

Таблица 4. (окончание) Однородность освещения горизонтальной рабочей поверхности

Источник света

Марка

Модель

Однородность на горизонт. рабочей поверхности

Распределение показателей однородности

Люминесцентные лампы

GE

10113

3,5:1

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

4,4:1

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

5,9:1

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

3,3:1

Энергоэффективность светодиодных шкафных светильников

Многих интересуют светодиоды как технология, которая позволяет снизить потребление энергии. В качестве параметра, который определяет количество расходуемой энергии, выступает светоотдача. Она указывает, какое количество света достигает рабочей поверхности на единицу потребляемой электрической мощности. Этот параметр учитывает только световой поток, падающий на рабочую поверхность, и исключает свет, распространяющийся в других направлениях. Таким образом, характеризуется количество «полезного света» на единицу потребляемой мощности.

В последнем столбце таблицы 5 указаны значения светоотдачи шкафных светильников, протестированных специалистами NLPIP. Чем выше этот показатель, тем лучше. В данном анализе учитывается световой поток, падающий как на горизонтальную, так и на вертикальную поверхности (кухонный стол и панель мойки).

Средняя эффективность четырех светодиодных светильников составила 28,8 лм/Вт, тогда как для двух люминесцентных ламп этот показатель оказался равным 21,0 лм/Вт. Светоотдача светодиодных светильников заключена в широком диапазоне значений. Это указывает на то, что применение данных источников света само по себе не гарантирует высоких показателей. Средний показатель светоотдачи для двух ксеноновых ламп составил 4,7 лм/Вт, что намного меньше, чем у светодиодных светильников и у люминесцентных ламп.

На рисунке 1 показана зависимость светоотдачи от освещенности для разных типов источников света. Специалисты NLPIP установили, что светильник с самой высокой эффективностью — Utilitech 283520 — обеспечивает меньшую освещенность, чем рекомендуется в [6].

Таблица 5. Светоотдача шкафных светильников

Источник света

Марка

Модель

Измеренная мощность, Вт

Светоотдача, лм/Вт

Светодиоды

GE

10408

5,24

22,3

Светодиоды

GE

10409

6,20

29,0

Светодиоды

Utilitech

283278

7,03

24,9

Светодиоды

Utilitech

283520

1,19

38,8

Люминесцентные лампы

GE

10113

12,2

24,6

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

15,0

17,4

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

46,3

5,8

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

61,6

3,6

Рис. 1. Зависимость эффективности разных типов источников света от горизонтальной освещенности

 

Экономическая эффективность шкафных светодиодных светильников

В таблице 6 приведен расчет суммарной стоимости владения шкафными светильниками на основе следующих предположений:

– срок службы установки — 10 лет;

– тариф на электроэнергию — 0,1136 долл./кВт∙ч;

– время работы — 3 ч/день;

– срок службы светодиодного светильника > 11 тыс. ч;

– срок службы люминесцентной лампы — 7500 ч;

– срок службы ксеноновой лампы — 8000 ч;

– стоимость замены люминесцентной лампы — 4,80 долл.;

– стоимость замены ксеноновой лампы — 3,60 долл.;

– время установки ламп с вилкой (светодиодные и ксеноновые лампы) — 0,5 ч;

– время установки ламп с проволочным выводом (люминесцентные лампы) — 1,0 ч;

– стоимость установки — 56 долл./ч.

Срок службы и стоимость замены люминесцентной и ксеноновой ламп, а также показатель почасовой стоимости установки взяты из [3]. Оценка времени установки ламп рассчитана на основе опыта монтажа этих ламп для тестирования специалистами NLPIP.

Зависимость стоимости владения от светового потока для каждого из рассматриваемых шкафных светильников представлена на рисунке 2. Чем меньше значение стоимости владения, тем выгоднее использовать светильник.

Светильник Utilitech 283520 с минимальной стоимостью владения обеспечивает меньшую освещенность, чем та, которая рекомендуется в [6]. Люминесцентные лампы имеют приблизительно ту же стоимость владения, что и другие светодиодные светильники. Однако люминесцентные модели дают больше света.

Если окажется, что светодиодные светильники выйдут из строя раньше, чем через 11 тыс. ч, потребуется замена. Это означает, что стоимость владения такими установками окажется значительно больше, чем у люминесцентных ламп, и приблизится к показателю ксеноновых моделей, у которых он больше за счет большего энергопотребления.

Таблица 6. Стоимость владения шкафными светильниками в течение 10 лет

Источник света

Марка

Модель

Исходная цена, долл.

Исходные затраты на установку, долл.

Стоимость электричества, долл.

Стоимость замены ламп, долл.

Совокупная стоимость владения, долл.

Светодиоды

GE

10408

55

28

7

0

90

Светодиоды

GE

10409

65

28

8

0

101

Светодиоды

Utilitech

283278

59

28

9

0

96

Светодиоды

Utilitech

283520

25

28

1

0

54

Люминесцентные лампы

GE

10113

26

56

15

5

102

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

17

56

19

5

96

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

47

28

58

4

136

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

35

28

77

4

143

 

Рис. 2. Стоимость владения в течение 10 лет в зависимости от величины светового потока шкафных светильников

Другие факторы, которые следует учитывать при выборе шкафных светильников

При покупке шкафных светильников следует учитывать такие факторы как цветовая температура, гарантия, способность устанавливать электрическое соединение с другими светильниками, а также создаваемые тени.

Цвет света

Коррелированная цветовая температура (CCT) указывает на то, каков свет — «теплый» или «холодный».

В рекомендациях ASSIST [3] предлагается использовать лампы с цветовой температурой 2700–3500 К для освещения поверхностей с теплыми тонами. Для подсветки декоративной стеклянной черепицы, стеклянных полок, черепицы с холодными тонами или с серыми металлическими оттенками применяются холодные лампы с температурой 3500–5000 K.

В таблице 7 представлены значения CCT, измеренные специалистами NLPIP. Это средневзвешенные значения для каждого светильника, полученные путем измерения CCT света, падавшего на сетку с точками измерения на горизонтальной поверхности. Коэффициент цветопередачи CRI является мерой качества света лампы. Чем выше этот показатель, тем естественнее выглядит свет, и легче различаются цвета разных предметов. В таблице 7 также указаны значения CRI, полученные специалистами NLPIP. Этот показатель измерялся с помощью светомерного шара в соответствии со стандартом испытаний IESNA LM-79. CRI люминесцентных ламп определялся с помощью данных, указанных производителями на лампах. CRI ксеноновых ламп равен 100 в соответствии с распределением спектральной интенсивности излучения нити лампы накаливания.

Результаты тестирования NLPIP в таблице 7 свидетельствуют о том, что предлагаемые на рынке светодиодные и люминесцентные светильники имеют холодный и теплый свет, а у ксеноновых ламп он теплый.

Таблица 7. Измеренные показатели светильников CCT и CRI

Источник света

Марка

Модель

CCT, К

CRI

Светодиоды

GE

10408

2852

68

Светодиоды

GE

10409

2872

68

Светодиоды

Utilitech

283278

3111

70

Светодиоды

Utilitech

283520

3864

73

Люминесцентные лампы

GE

10113

3090

80—90

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

3735

60—70

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

2617

100

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

2525

100

Гарантии

Шкафные светодиодные светильники, которые были протестированы в данном исследовании, не имеют элементов для замены пользователем. В случае выхода таких светильников из строя их следует заменить новым источником света. Несмотря на то, что производители иногда заявляют о достаточно продолжительном сроке службы светодиодной продукции (например, на упаковке Utilitech 283278 указано, что срок службы этой лампы равен 50 тыс. ч), а стоимость владения в значительной мере зависит от этого показателя, гарантия производителей схожа с той, которая дается для шкафных светильников с использованием люминесцентных и ксеноновых ламп (см. табл. 8).

Таблица 8. Гарантии на шкафные светильники

Источник света

Марка

Модель

Продолжительность гарантии

Светодиоды

GE

10408

3 года

Светодиоды

GE

10409

3 года

Светодиоды

Utilitech

283278

Нет данных

Светодиоды

Utilitech

283520

1 год

Люминесцентные лампы

GE

10113

3 года

Люминесцентные лампы

Utilitech

069486

1 год

Ксенон. лампы накаливания

GE

10136

3 года

Ксенон. лампы накаливания

Utilitech

283542

1 год

Возможность соединения

Некоторые светильники имеют возможность устанавливать электрическое соединение с другими источниками света, что необходимо при монтаже ряда светильников вдоль одного длинного стола. Люминесцентные модели поставляются с проволочными выводами, благодаря которым светильник можно подключить к распределительной коробке или соседнему светильнику.

Из протестированных источников света только две светодиодные модели — Utilitech 283278 и 283520 — такой возможностью не обладают.

Регулировка яркости

Ни один из рассмотренных источников света не имеет встроенной функции управления яркостью. Яркость света ксеноновой лампы Utilitech 283542 можно устанавливать лишь на максимальное или минимальное значение.

Организация NLPIP рекомендует шкафные светильники со встроенным регулятором яркости или с двухуровневым переключателем, чтобы пользователь имел возможность подобрать наиболее комфортный уровень освещенности. Кроме того, такая возможность позволяет снизить расход электроэнергии.

Возможность направлять свет

Ксеноновую лампу Utilitech 283542 можно наклонять, направляя свет на требуемые предметы, тогда как другие светильники такой возможности не имеют — их излучение вертикально падает на горизонтальную поверхность стола.

Возможность направлять свет

Ксеноновую лампу Utilitech 283542 можно наклонять, направляя свет на требуемые предметы, тогда как другие светильники такой возможности не имеют — их излучение вертикально падает на горизонтальную поверхность стола.

Тени

На объектах, освещенных несколькими шкафными светильниками, возникают тени (см. рис. 3). Резкие тени (слева на рис. 3) создаются всеми светодиодными моделями и ксеноновой лампой GE 10136. Свет двух люминесцентных ламп с меньшей освещенностью и рассеивателем создает мягкие тени (справа на рис. 3). Модель ксеноновой лампы Utilitech 283542 в данном случае занимает промежуточное положение.

Рис. 3. Резкие и мягкие тени

 

Выводы

У светодиодных светильников имеются свои сильные и слабые стороны по сравнению с другими источниками света. На рисунке 4 представлена диаграмма, с помощью которой можно наглядно увидеть преимущества каждого из протестированных шкафных светильников.

На верхней правой оси указаны измеренные или расчетные значения коэффициента CRI. На верхней левой оси указаны значения светового потока, падающего на рабочую зону. На правой оси отложены значения показателя однородности, который был рассчитан путем деления минимальной освещенности горизонтальной поверхности на среднее значение освещенности этой же области (в табл. 4 приведены обратные данному показателю значения однородности). Внизу справа проходит ось светоотдачи. В нижнем левом углу представлены показатели экономии расходов по сравнению с затратами на самую дорогую модель светильника. Чем больше показатели на всех осях, тем выгоднее применять тот или иной тип светильника.

Светодиодные модели генерируют меньшее количество света, чем другие, однако имеют меньшую стоимость владения и лучший показатель однородности, чем люминесцентные лампы. У ксеноновых моделей самый высокий коэффициент CRI. При этом они производят примерно такое же количество света, что и люминесцентные лампы, но имеют низкую светоотдачу и относительно высокую стоимость владения. Две протестированные люминесцентные лампы производят примерно то же количество света, что и ксеноновые лампы, и имеют сбалансированные показатели однородности, экономии и светоотдачи. Коэффициенты CRI двух люминесцентных ламп значительно различаются из-за того, что лампы были произведены по разным люминофорным технологиям.

Рис. 4. Сравнение показателей разных типов шкафных светильников

Литература

1. LED Residential Under-cabinet Luminaires. Vol. 11. Issue 1. May 2010.

2. ASSIST. 2007. Recommendations for Testing and Evaluating Under-cabinet Luminaires. Vol. 2(3). Troy, NY: Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute//www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/assist/pdf/undercabinet3.pdf.

3. Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies (ASSIST). 2007. A homeowner's guide to residential under-cabinet lighting: Getting good lighting for your kitchen counters. Vol. 2(1). Troy, NY: Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute//www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/assist/pdf/undercabinet1.pdf.

4. ASSIST. 2007. How to select residential LED under-cabinet lighting. Vol. 2(2). Troy, NY:Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute//www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/assist/pdf/undercabinet2.pdf.

5. Rea, M. S. (ed.). 2000. IESNA Lighting Handbook: Reference and Application (9th ed.). New York, NY: Illuminating Engineering Society of North America. United States Department of Energy. U.S. average retail cost of electricity in residential market for 2008//www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/epm/table5_3.html.

6. McGuiness, P. J. and P. R. Boyce. 1984. The effect of illuminance on the performance of domestic kitchen work by two age groups. Lighting Research & Technology, 16(3): 131-136.

7. National Lighting Product Information Program. 2010. Lighting Answers: Availability of LED Lighting Products for Consumers. Vol. 10(1). Troy, NY: Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute//www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightingAnswers/consumerLED/abstract.asp.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты