Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 27 января
 
 

Это интересно!

Новости

Приглашение к участию в ежегоднике «Живая Электроника России» 2020


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Оценка влияния источников питания светодиодных светильников на питающую сеть

Если бы счёт за электроэнергию на 30% превысил стоимость мощности, потреблённой вашим оборудованием, как вы об этом узнали бы? Анализу этого вопроса и посвящена данная статья.

Интеллектуальный энергоэффективный балласт

Истинные параметры мощных светодиодов Philips Lumileds Luxeon Rebel

 

2 июня

Светодиодные светильники в задачах архитектурного освещения. Часть 2*



Н

астенные светильники

С субъективной точки зрения, прожектор — основное техническое средство для архитектурной подсветки зданий. Задачи, которые могут решаться настенными светильниками, достаточно ограничены. Если немного утрировать ситуацию, то настенные светильники (как мы договорились, менее 500 лм) — это маленькие, миленькие, дорогие безделушки. Некоторые производители очень емко позиционируют сферу их применения — подсветка резиденций. Всего два слова, но говорят о многом.

Как подтверждение этому — номенклатура изделий данного типа у европейских и американских производителей весьма и весьма широка, а технические решения совсем не тривиальны. На рисунках 5 и 6 представлены варианты исполнения настенных светильников и примеры их использования (позиции фотографий на рисунках соответствуют друг другу).

Рис. 5. Варианты настенных светильников
Рис. 6. Примеры использования настенных светильников

Дизайнерские решения настенных светильников достаточно разнообразны — от довольно примитивных до очень изящных. У многих европейских производителей линейка таких светильников состоит из двух-трех десятков изделий.

Рассмотрим круг решаемых задач. В первых шести примерах — это формирование узкого двунаправленного светового пятна на стене. Варианты применяемой оптики и величина светового потока создают различные световые образы, но принцип один и тот же. Следующие три примера — формирование однонаправленного пятна. В чем достоинства этих светильников в задаче подсветки большого здания?

Во-первых, основное назначение — это акцентная подсветка локальных, небольших по площади зон. Необходимый световой поток не требует применения прожекторов, а габариты настенных светильников гораздо скромнее.

Во-вторых, формирование двунаправленного луча средствами прожектора неэффективно. Два противоположно направленных прожектора по высоте займут значительное место, и эффект непрерывного луча, исходящего в оба направления из одной точки, не будет достигнут.

В-третьих, дизайн настенных светильников гораздо симпатичнее: прожектор, все-таки, изделие в большей степени функциональное, а светильник — декоративное.

Интересны два последних примера. Производители совершенно справедливо относят их к настенным светильникам, но некоторые уточняют функциональное назначение — «маркеры». Что имеется в виду? Задача сформировать световое пятно на стене не ставится, но необходимо обозначить светильник как светящийся объект. В первом примере вдоль стены возникает слабоосвещенная дорожка. Угол излучения и световой поток светильников подобраны таким образом, чтобы обозначить местоположение стены и кустарника. Во втором примере необходимо обозначить стены для облегчения въезда в гараж. Назначение светильников вполне утилитарное и для «подсветки резиденций», соответственно, разумное.

С конструкторской точки зрения, настенные светильники заметно сложнее прожекторов. Главная причина — намного более скромные габаритные размеры. Как следствие, возникают основные сложности: в двунаправленном варианте источников света два (в результате отличия светодиодов от традиционных ламп). Если габариты не позволят применить готовый светодиодный драйвер (предлагаемый многими производителями), возникает необходимость в собственной разработке «под габариты». Требования по защите от пыли и влаги те же, что и у прожекторов, — светильники работают «под открытым небом», т.е. относятся к категориям IP65 и IP66.

Встраиваемые светильники

Светильники этого типа подразделяют на встраиваемые в грунт (в т.ч., тротуар, пол), в стену, в потолок (см. рис. 7). Внешнее исполнение различных моделей весьма похоже. Отличие может заключаться в особенностях установки и условиях эксплуатации. Основные дизайнерские решения представлены на рисунке 8.

Рис. 7. Встраиваемый светильник
Рис. 8. Примеры использования встраиваемых светильников

Строго говоря, часть светильников может использоваться как в наземном, так и в настенном применениях. Представляется, что в полном смысле наземными являются только два первых из показанных на рисунке 8 — они не выступают за плоскость земли и предполагается, что на них можно наступить (или проехать автомобилем), не почувствовав при этом неудобства. Следующие четыре позиционируются производителями как светильники двойного применения (и это подтверждают фотографии с примерами их использования на рисунке), но создается впечатление, что уместнее их устанавливать на стену. Основная причина — они выступают из поверхности земли. Другая причина: в выемки светильников с боковым свечением будет попадать пыль и грязь, и при мытье тротуара (пола) этим устройствам придется уделять особое внимание. Следующий светильник можно устанавливать только на стену: во-первых, свет от него падает вниз, во-вторых, в его выемке будет скапливаться грязь. Последний светильник позиционируется в качестве встраиваемого в стену, но, на первый взгляд, не видно причин, почему его нельзя установить в грунт.

Задач, решаемых с помощью таких светильников, немного. Во-первых, они используются как маркеры, которые обозначают определенную территорию (открытая терраса, бассейн, стена, лестница). Вторая задача — декоративная подсветка стен. Третья — создание эффектной световой картины на тротуаре или стене (светильники с боковым свечением). Их функции, конечно, могут пересекаться — речь идет об основном световом эффекте.

Особые требования возникают для встраиваемых в грунт светильников. В первую очередь, это следует обеспечить их достаточную механическую прочность. Обычно оговариваются максимальная статическая нагрузка (приемлемое значение — 5000 кг) и максимальная масса автомобиля при наезде со скоростью 30 км/ч (приемлемое значение — 15000 кг). При этом параметры оговариваются для правильной установки в цемент. При установке в грунт или дерево светильники выдерживают нагрузку только от пешеходов, поскольку грунт не обладает достаточной прочностью, чтобы выдержать вес автомобиля. Стекло должно быть закаленным и стойким к механическим ударам (воздействие женских каблуков как минимум). Требования по защите от пыли и влаги — не хуже, чем IP67 . В местах, где во время дождя вода может скапливаться на продолжительное время — IP68. При установке в стену или на потолок — в зависимости от конкретного места.

Потолочные светильники

Рассматривая потолочные светильники (но не прожекторы), трудно определить, где заканчивается задача освещения локальной территории и начинается архитектурная подсветка. На рисунке 9 приведены примеры использования как накладных потолочных светильников, так и встраиваемых.

Рис. 9. Примеры использования потолочных светильников

С точки зрения архитектурной подсветки, решаемые задачи просты: выделить светом вход в здание, осветить террасу, лоджию. Для этой цели используются светильники, которые по своему дизайну похожи на настенные (с учетом особенностей установки). Главные отличия: во-первых, больший световой поток, поскольку речь идет не только о подсветке, но и об освещении определенной территории; во-вторых, требования по защите от влаги могут быть снижены, т.к. погружение в воду исключено.

Особые задачи архитектурной подсветки

Мы обсудили применение прожекторов и светильников для подсветки зданий и, в меньшей степени, для освещения тротуаров, дорожек и т.д. Но, как отмечалось выше, к архитектурной подсветке можно отнести освещение фонтанов, скульптурных памятников, мостов. Коротко рассмотрим особенности этих задач.

Подсветка фонтанов. В данном случае решаются три задачи подсветки: струй воды внешними прожекторами; струй воды установленными в воду прожекторами; воды светильниками, встроенными во внутренние стены фонтана (т.е. освещение из-под воды).

В первом случае отсутствуют отличия от рассмотренных выше прожекторов. Единственное пожелание — дополнительная защита от влаги (как правило, категории IPx6 достаточно). Второй и третий случаи предполагают использование специальных типов прожекторов или светильников, предназначенных для работы в воде (категория IPx8).

Подсветка скульптурных сооружений. Техническими средствами для подсветки уличной скульптуры являются прожекторы. Выше мы отметили, что для направленного пучка света используются линзы вторичной оптики. Помимо традиционных линз с круглой диаграммой распределения света, используются линзы с эллиптической диаграммой. Особенности использования прожекторов с подобными линзами иллюстрируются рисунком 10.

Рис. 10. Использование эллиптических линз для скульптурной подсветки

Таким образом, при правильном выборе типа линзы и оптимальном определении места установки прожектора обеспечивается максимальная освещенность скульптуры при минимально возможном световом потоке прожекторов.

Подсветка мостов. Основные технические средства — прожекторы. Они устанавливаются как вне моста, так и на нем, освещая внешние фасады. Важнейшее требование — подсветка не должна влиять на ночное освещение проезжей части, быть раздражающей, создавать проблемы водителям наземного транспорта. Нелишней может оказаться подсветка маркерами внутренней стороны.

Выбор производителя

Компаний, предлагающих на рынок светодиодные прожекторы и светильники, немало. Оговоримся: в данном разделе мы не станем называть конкретные компании, продукция которых подверглась анализу. Нас интересует другое: общие тенденции рынка, связанные с производителями трех регионов: Юго-Восточная Азия, Европа и Америка, а также отечественные компании.

Юго-Восточная Азия. Производителей в этом регионе более чем достаточно. Практически каждый производитель прожекторов предлагает все типы этих устройств: круглые, панели и линейные. По каждому типа достаточно модификаций: по цвету светодиодов, по их количеству, по вторичной оптике. Покупателю предлагаются светодиоды ведущих фирм (Cree, Lumileds, Avago, Osram и др.); китайских производителей из первой двадцатки с хорошей репутацией; производителей, известных узкому кругу специалистов. Цены, естественно, соответствующим образом меняются. Производителей Noname стараются не предлагать, если только того не пожелает сам покупатель. Аналогично с вторичной оптикой. Дизайн корпусов, судя по фотографиям, вполне достойный, о качестве корпусов по фото судить трудно. Другие типы светильников (настенные, встраиваемые, потолочные) в уличном исполнении представлены хуже. Номенклатура включает несколько наиболее популярных позиций, кроме которых ничего не предлагается. Удручает объем доступной документации — в большинстве случаев это красивое фото на сайте. Каталоги или техническая документация (datasheets) на отдельные изделия на сайте отсутствуют, правда, по запросу ее вышлют. Содержание документации не детализовано — в нее входят чертежи с указанием размеров, иногда приводится класс защиты по IP, информация, касающаяся оптической системы (кривая силы света, например), инструкции по установке; цоколевка разъемов отсутствует. На конкретный запрос с просьбой выслать техническую документацию на конкретные светодиоды продавец вышлет всю имеющуюся информацию. Именно эти особенности технической поддержки (высылать документацию по запросу) угнетают. Если продавец чего-то не знает, он будет хранить молчание либо предложит скидку.

Европа и Америка. Прожекторы представлены необходимым, но достаточным минимумом. По остальным светильникам предлагается более широкая номенклатура, достаточное число модификаций, вплоть до цвета корпуса. Дизайн оставляет хорошее впечатление. Изделие представляет собой законченный продукт, и какие-либо изменения в нем, связанные, например, с установкой других светодиодов, не предусмотрены в принципе. Качество и состав документации исчерпывающие. На сайтах выложен каталог и техническая документация на изделия, где представлен весь стандартный объем информации. Цены на продукцию выше, чем в предыдущем случае.

Прежде, чем переходить к отечественным производителям, коснемся модной темы о качестве. Для того чтобы не быть голословным, требуется статистика, полученная на основе работы с изделиями разных производителей. Эти данные позволят сформировать представление о достоинствах и недостатках конкретных изделий. Поскольку мало у кого такая статистика имеется в достаточном объеме и желательно не очень устаревшая, то разговор о качестве беспредметен. Номенклатура продукции, объем документации, квалификация технической поддержки, репутация конкретной фирмы — вещь объективная. Из этих показателей и следует исходить.

Отечественные производители. По сравнению с уже рассмотренными регионами, количество фирм-производителей заметно меньше. Номенклатура ограничена, качество дизайна зависит от каждого конкретного случая. О возможности внесения изменений в проект часто можно договориться. Состав и качество документации в целом не хуже европейского. Качество технической поддержки высокое (к тому же отсутствует языковой барьер). Цены — ниже европейских.

Вывод банальный — везде имеются свои плюсы и минусы. Выбор остается за клиентом.

Элементная база

Этот раздел в большей степени касается специалистов, разрабатывающих собственный светильник.

Основными элементами, влияющими на его качество, являются светодиоды; вторичная оптика; источник питания (драйвер); организация теплоотвода. Остановимся подробнее на первом элементе — светодиодах. Именно они являются той основой, от правильного выбора которой зависит качество и характеристики конечного изделия.

В большинстве светильников для архитектурной подсветки используются т.н. мощные светодиоды — от 0,5 Вт и выше. Помимо мощных светодиодов, выпускаются светодиоды для поверхностного монтажа (SMD), ламповые светодиоды и светодиоды типа «пиранья» для монтажа в отверстие.

Светодиоды для поверхностного монтажа (особенно в корпусе PLCC2) имеют лучшую светоотдачу (отношение лм/Вт) и лучшее отношение
лм/долл. Однако угол излучения у SMD-светодиодов равен около 120°. Размер минимальный — 3,5×2,8 мм для PLCC2. Поскольку в прожекторах используются углы до 50°, то возникнет необходимость использовать линзу на светильник в целом, что будет затруднительно и сведет на нет имеющиеся преимущества. Светодиоды SMD могут успешно применяться в светильниках небольшой мощности для освещения рабочих мест, в жилищно-коммунальном хозяйстве. В архитектурной подсветке их применение ограниченно маркерами.

Ламповым светодиодам и светодиодам «пиранья» с углом излучения менее 50° линзы не требуются, однако по соотношению лм/Вт, а часто и по отношению лм/долл. они уступают мощным светодиодам. Тем не менее они используются в ограниченных моделях во всех типах светильников, кроме прожекторов.

Светодиоды мощностью 10…100 Вт (есть и такие) выпускаются в довольно специфичных корпусах с широким углом излучения. Но причина, по которой они не применяются в прожекторах, не столько заключается в сложности подбора вторичной оптики, сколько в проблеме отвода тепла. Пожалуй, единственное применение светодиодов такой мощности — светодиодные фонари для уличного освещения. Следует заметить, что соотношение размеров светодиода и объема радиатора весьма впечатляет.

Мощные светодиоды в «стандартном» корпусе (об этом чуть ниже) выпускаются в вариантах 0,5; 1; 3 и 5 Вт. Из них в архитектурной подсветке используются светодиоды мощностью 1 и 3 Вт. Светодиоды 5 Вт создают излишние сложности при отводе тепла, а светодиоды 0,5 Вт — не лучший выбор, с точки зрения величины светового потока.

«Стандартный» корпус изначально применялся всеми производителями, в т.ч. ведущими: как следствие, многочисленные менее известные производители светодиодов (большая часть из которых только корпусирует кристаллы известных фирм) использовали этот тип корпусов. С течением времени ведущие производители совершенствовали светодиоды, в т.ч. за счет отказа от традиционной конструкции. Как следствие, в настоящее время применяются как стандартные корпуса (у производителей второго эшелона), так стандартные и уникальные корпуса ведущих производителей.

С одной стороны, можно применить конкретный светодиод в стандартном исполнении. Если, по каким-то причинам, он на испытаниях не оправдал возложенные на него надежды, следует найти ему замену у другого производителя. В этом случае не придется модифицировать печатную плату и подбирать новый тип линз. С другой стороны, ведущие производители светодиодов применили иной корпус не из каприза, а для достижения более высоких характеристик — светоотдачи, например. По этой причине желание разработчика использовать в новом изделии самые современные компоненты вполне естественно (если бюджет позволяет). Однако следует учесть, что, выбрав конкретный светодиод, придется разработать печатную плату и подобрать вторичную оптику именно для этого светодиода. И, опять же, если он не оправдает ожиданий, придется переделать плату и подобрать другую оптику.

И последний вопрос — о люменах или о световом потоке. Хотелось бы порекомендовать подходить к цифрам критически. Практика общения на эту тему часто включает в себя удивленную реплику заказчика: «Вы предлагаете одноваттный белый светодиод со световым потоком 65 лм (цифры условные, но отражают порядок), тогда как производитель N выпускает одноваттный диод со светоотдачей 130 лм. Как это понимать?». Поскольку данный вопрос возникает на этапе составления технического задания, может оказаться, что выполнение заложенных требований за разумные деньги будет сопряжено с трудностями. Указанные 130 лм относятся: к лабораторному образцу; опытной продукции; лучшему бину серийного изделия; неотсортированной серийной продукции. Первый ответ интересен исключительно институтам Академии наук соответствующего профиля. Второй вариант интересен как информация о том, какие параметры станут доступны среднему потребителю через 1—3 года. Третий ответ относится только к опытной партии конечного изделия, и то с оговорками. Для серийного производства значение имеет только последний вариант ответа. Образно говоря, есть высшие спортивные достижения, а есть нормативы. Отсюда рекомендация: выбрав стандартный светодиод из «второго эшелона», следует ориентироваться на параметры, характерные для большинства производителей этого класса. Выбрав светодиод одного из брендов, необходимо ориентироваться на характеристики среднего бина.

Заключение

В заключении отметим следующие основные преимущества светодиодных светильников.

– Срок службы. Часто называют цифру 100 тыс. ч — это примерно 25 лет эксплуатации при ежедневной работе по 10 ч.

– Экономичность. Экономия по сравнению с газоразрядными лампами составляет примерно 50%.

– Снижение затрат на эксплуатацию. Не требуется замена ламп.

– Высокая надежность, механическая прочность, устойчивость к вибрациям.

– В светодиодных прожекторах и других изделиях показатель использования светового потока равен 100% (в отличие светильников с традиционными лампами, где этот коэффициент равен около 65—70%).

– Полное отсутствие вредного стробоскопического эффекта в светодиодных изделиях (в отличие от люминесцентных и газоразрядных ламп).

– Полная экологическая безопасность.



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

Автор: Андрей Никитин



Комментарии

1 / 1
1

19 апреля, 10:38

Михаил ВСК

Выбор производителя свептодиодных светильников

Действительно на настоящем рынке светодиодных светильников российские производители не уступают зарубежным. Наша компания <...> в 2015 г. стала работать только с российскими заводами. По качеству светильники не уступают уже китайским, а плюсов много, т.к. конечный покупать получает гарантии.

1 / 1
1

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2020 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты