Типовые ошибки представления технических характеристик светодиодных светильников в каталогах

Вопросы совершенствования и унификации формы представления параметров светодиодных осветительных устройств в технической документации и каталогах имеют важное значение, поскольку они должны способствовать оперативному получению объективной информации, производству и реализации более качественных изделий [1]. Между тем, работа в этом немаловажном направлении практически не ведется. Проектировщики и пользователи не могут оперативно получить надлежащую и достоверную информацию о светодиодных светильниках, поскольку для этого требуется провести обстоятельный анализ технических характеристик многих светильников и даже дополнительные оценочные вычисления. Сложившееся положение, в основном, обусловлено тремя факторами: отсутствием единых требований к представлению технических характеристик; недостаточной квалификацией как производителей, так и дистрибьюторов светотехнических устройств; искусственным созданием трудностей в возможности оперативной оценки качества светодиодных светильников.
Для наглядного изложения современного уровня представления технических характеристик целесообразно вначале проанализировать содержание типового каталога лишь одной фирмы с последующим подтверждением результатов на основе анализа материалов других фирм.
В качестве первоначального предмета обсуждения выбран наиболее приемлемый по объему и качеству оформления каталог фирмы «PHOTON–L» (USA) [2]. Он содержит технические характеристики 29 моделей самых разных типов светильников и взят для анализа также по той причине, что данная фирма достаточно большая, имеет дочерние отделения в Гонг-Конге, Новой Зеландии, Латвии, а также немалое количество дистрибьюторов в разных странах, в том числе и в России [3]. Кроме того, эта фирма согласно того же источника, состоит «из высококвалифицированных специалистов, являющимися членами престижных ассоциаций (США, Великобритании и Европы). Она является действительным членом американской ассоциации производителей световой техники, а также членом SEMI ORG — Всемирной ассоциации компаний производителей полупроводниковых комплектующих».
В работе проанализированы технические характеристики всех представленных моделей осветительных светодиодных устройств (СДУ), которые в каталоге подразделены на следующие 8 типов: уличные фонари, влагоустойчивые лампы, трубчатые светильники, лампочки SEMIBuld, сверхмощные лампочки, лампочки низкой мощности, лампочки для софитов, садовые лампочки. Уже из наименований этого перечня видно, что проведенная разработчиком дифференциация СДУ на типы является достаточно условной. Вместе с тем, придерживаясь данной классификации, вначале последовательно рассмотрим ошибки представления технических характеристик СДУ каждого типа.

Данный тип светильников представлен 6 моделями. Для первых пяти моделей светоотдача указана не только одинаковой, но и недостижимо высокой (120 лм/Вт). Поскольку все типы светильников существенно отличаются по мощности и конструкции, то в силу этого практически невозможно обеспечить одинаковую их светоотдачу с указанной точностью их представления (±0,4%).
Согласно каталога, светоотдача шестой модели светильника является еще более высокой (140 лм/Вт). В то же время согласно проведенных расчетов, выполненных на основе приведенных сведений о световом потоке (16800 лм) и мощности (70 Вт), она составляет 240 лм/Вт, то есть имеет такое значение, которое по прогнозам ведущих производителей в изложении авторов [4—5] может быть достигнуто не ранее
2015—2020 года.
Только проанализировав обозначение маркировок ряда других типов моделей, можно понять, что число (140), приводимое в конце маркировки рассматриваемой модели, означает ее мощность. Взяв указанную цифру за основу, и опять проведя соответствующие вычисления, получим, что светоотдача шестой модели фонаря также равна 120 лм/Вт. Следовательно, в технической характеристике (ТХ) анализируемой модели каталога допущены скорее ошибки, чем опечатки не только при указании ее светоотдачи, но и мощности, которые не могут быть обнаружены пользователем при первоначальном ознакомлении с техническими характеристиками.
При беглом ознакомлении с ТХ видно, что светоотдача всех моделей фонарей в данном разделе указана значительно выше светоотдачи не только других фирм светильников, но даже и светодиодов вышеотмеченных лучших производителей мира. Поэтому оценим насколько это соответствует действительности. Решение данной задачи проведем от обратного, то есть, исходя из указанной величины светоотдачи светильника, оценим светоотдачу, которой должны были бы обладать светодиоды, использованные в этих конструкциях.
Очевидно, за счет наличия оптической системы светильника коэффициент передачи светового потока светильников не будет превышть 0,8—0,9. Следует также учесть, что светоотдача светодиодов (СД) при номинальном значении силы тока в 1,1—1,2 раза меньше паспортного, так как последняя обычно приводится при температуре р-n перехода, равной 25°С, а с поправкой на реальный тепловой режим будет еще меньше. С учетом отмеченных факторов и неминуемых потерь мощности на драйвере до 10—15% значение светоотдачи СД должно быть в 1,4—1,5 раза больше указываемой светоотдачи светильника, то есть около 170—180 лм/Вт.
Однако, перспектива серийного производства СД с такими параметрами остается пока неизвестной. Это позволяет говорить о том, что в каталоге в действительности приводятся сведения о светоотдаче и световом потоке, используемых светодиодов, а не уличного фонаря, что ведет к дезинформации многих пользователей. Отнеся приводимые значения светоотдачи к светодиодам, вычислением получим, что значение светоотдачи светильников всех моделей в действительности не превышает 85 лм/Вт.
Причина допущения такой ошибки может быть объяснена не столько слабой оснащенностью измерительной лаборатории производителя соответствующей измерительной техникой (фотометрическим шаром и гониофотометром), сколько недостаточной подготовкой персонала фирмы. Нельзя исключить, что преднамеренное завышение параметров светильников осуществлено с целью ускорения их сбыта.
Другим недостатком представленных ТХ рассмотренных моделей является отсутствие в них такого важного показателя как срок службы изделий. Что касается гарантийного срока, то он приводится для всех моделей одинаковым и равным 3 годам. Очевидно, значение этого показателя следует отнести к приближенным, так как все фонари имеют разную массу, конструкцию, соответственно, разный тепловой режим и наработку на отказ. Гарантия на светильники дается лишь на первые 3 года из 25 лет эксплуатации, что вызывает у покупателя дополнительные вопросы.

В светильниках второго типа (5 моделей), в отличие первого, теперь наоборот, указан срок их службы при отсутствии гарантийного. При сравнительной проработке материала обоих разделов возникает вопрос — фирма действительно для последних типов моделей не дает гарантий, или это сознательное упущение в силу неуверенности в декларируемых ею характеристиках светильников.
Для всех моделей данного типа светильников, также как и для выше рассмотренных, приведено такое же высокое значение светоотдачи (120 лм/Вт), которое не достижимо при рабочих токах даже у серийных светодиодов.
В следующих двух разделах каталога представлены ТХ двух типов моделей осветительных устройств, анализ которых имеет смысл провести совместно в силу ряда общих у них недостатков.

Для этих двух типов СДУ приведены ТХ лишь 6 моделей. Для всех представленных моделей, существенно отличающихся по конструкции друг от друга, также приводятся только одинаковые значения их светоотдачи, причем не в общепринятой форме, а именно в виде 25 лм/0,3 Вт, что соответствует 83 лм/Вт. Такое непривычное указание их энергоэффективности усложняет процесс быстрой оценки важного показателя светильников. Приведенная форма размерности светоотдачи, очевидно, косвенно указывает на то, что в рассматриваемых конструкциях использованы светодиоды мощностью 0,3 Вт. Между тем, необходимость в такой опосредованной информации о СД практически отсутствует, поскольку она не представляет непосредственно интереса для широкого круга проектировщиков, пользователей и ведет лишь к определенному разночтению.
Если воспользоваться приведенными в ТХ значениями светового потока и мощности светильника, то реальная светоотдача рассматриваемых трех моделей светильников оказывается неодинаковой, соответственно, принимая значения 70, 65 и 53 лм/Вт. Это является дополнительным доказательством того, что в ТХ 4 типов светильников приводится не их светоотдача, а светоотдача светодиодов.
Следующие два типа ламп также могут быть рассмотрены в одном разделе, так как значения их мощности практически находятся в одном диапазоне (1,7–5,0 Вт).

В перечне первого и второго типа изделий приведено по три модели ламп мощностью, соответственно, 3,0—5,0 и 1,7—3,5 Вт. При таком уровне мощности лампы первого типа почему-то относят к «сверхмощным», в то время как они далеко уступают более мощным изделиям (48—120 Вт), именуемых в других разделах каталога просто «лампами».
Светоотдача для ламп первого типа опять приведена равной 120 лм/Вт, а для ламп второго типа — равной 90 лм/Вт. Знакомясь с техническими характеристиками ламп только этих типов моделей, в отрыве от вышерассмотренных, пользователь естественно отнесет приведенные показатели светоотдачи к светильникам. Вместе с тем, согласно расчетам с учетом вышеотмеченных потерь светоотдача светильников будет иметь значения, соответственно, 92 и 69 лм/Вт.
Если для первых трех ламп из семи гарантийный срок в ТХ отсутствует, то для последующих четырех ламп — приводится не только срок службы, но и гарантийный срок.
Масса для этих «сверхмощных» ламп и ламп низкой мощности, в отличие от вышерассмотренных типов, абсолютно не приводится. Это представляется в определенной степени нежелательным, но допустимым, поскольку они достаточно портативны и изготовлены с цоколем Е27.

В этих разделах последние два типа СДУ ограничены пятью моделями. Причем «лампочки для софитов» представлены лишь одной моделью мощностью 3 Вт, для которой срок службы указан в годах. В тоже время садовые лампочки представлены четырьмя моделями. Если у первых двух моделей садовых лампочек вычисленная светоотдача лампочки оказалась на 5—10 % больше приводимого значения в пересчете (83 лм/Вт), то у четвертой она, наоборот, в 1,6 раза меньше. Такие разнонаправленные отклонения результатов вычисления, естественно, закрадывают сомнение в достоверности приводимых параметров и в качестве поставляемых изделий.
В отличие от вышерассмотренных ТХ почему-то только применительно к лампочке для софитов приведен угол излучения диаграммы направленности, равный 45°. Эта информация, естественно, у читателя инициирует вопрос, а какие же углы излучения имеют все остальные не менее значимые модели в данном каталоге.

Прежде всего следует отметить, что технические характеристики всех типов светильников представлены в каталоге [2] без соблюдения единой последовательности изложения. Результаты анализа его содержания позволили выявить целый ряд повторяемых ошибок. Для получения более полной картины осуществим их обобщение с одновременным сопоставлением с ошибками, допущенных в каталогах других фирм.
В работе [2] в ТХ четырех типов моделей ошибочно приведена светоотдача светодиодов, а не светильников, а в остальных моделях указана светоотдача (25 лм/0,3Вт), которую по величине и форме представления при первоначальном прочтении можно отнести как к светильнику, так и к светодиодам. Однако вычисленные значения светоотдачи садовых ламп не совпадают с приводимыми. У одних ламп она даже несколько выше, а у других, наоборот, существенно ниже. Все это позволяет придти к заключению, что в ТХ практически для всех моделей вместо их светоотдачи ошибочно указывают светоотдачу светодиодов, и таким образом искусственно завышают значения световых потоков большинства светильников.
Превышение светового потока относительно реальных значений встречается в каталогах и многих других фирм [3, 6—9]. Их данные в отношении светового потока являются заметно завышенными, так как он определяется простым умножением светоотдачи СД на их количество. Если оценить светоотдачу на основе приводимых в работе [7, 107] значений светового потока и мощности с соответствующими поправками на энергопотери, то она будет равна не 100—115 лм/Вт.
Если отнести указываемое в ТХ значения светоотдачи к светильнику, то светоотдача СД с учетом ранее отмеченных суммарных типовых потерь в светильнике будет порядка на 30% больше, то есть она должна быть равна не реализуемым промышленностью величинам (порядка 130—150 лм/Вт).
Согласно [11] имеется и такой «уникальный светильник ДБУ 01-16 фирмы ЧУП «Светоприбор» ОО «БелТиз», который «обеспечивает» светоотдачу на уровне 160 лм/Вт. Между тем, проанализировав разные источники, можно придти к заключению, что даже у многих энергоэффективных светильников [3, 12, 13] значение светоотдачи на сегодня не превышает 80—90 лм/Вт. Исходя из этого, критерием контроля качества любового светильника на сегодня может быть принята предельное значение его светового потока равным 100 лм/Вт и не более.
Имеет место также опосредованное «завышение» световых потоков светильников, заключающееся в том, что сопоставление их значений осуществляется с определенными по мощности накальными и галогенными лампами, световой поток которых в действительности в 2—3 раза больше приводимых значений [12, 14, 15].
Таким образом, только при наличии определенной светотехнической подготовки и проведении ряда специальных вычислений можно убедиться, что во многих каталогах приводятся завышенные светопотоки. Наступило время изготовителям СДУ отказаться от соответствующей состязательной практики, вводящей в заблуждение многих пользователей и ведущей к разрушению потенциальных рынков сбыта продукции.
Светоотдачу светильников — важнейшую их характеристику, большинство производителей предпочитают по ряду соображений не указывать. Это вполне допустимо лишь при наличии сведений об их световых потоках и мощности. Отсутствие в целом ряде случаев в ТХ одного из основных показателей, например, светового потока или мощности изделия [12 — 14], не позволяет широкому кругу пользователей вычислить наиболее важную его характеристику — светоотдачу, необходимую для объективной характеристики осветительного устройства.
Следующим важным параметром светильников, определяющих их качество, надежность, окупаемость и объем эксплуатационных затрат является срок их службы. В одних каталогах его указывают в часах [2, 3, 6, 8, 12, 13, 17], а во вторых — в годах [2, 14, 18—20] при отсутствии учета единого среднесуточного времени наработки, а в третьих — вообще не приводят данный параметр [7, 21—23].
Особо неприемлемо, когда в одном и том же каталоге для одних ламп срок службы оценивают в часах, а для других в годах [2]. Последнее представление показателя ведет к значительному разночтению. Так, если исходить их трехчасовой наработки светильников в сутки [24], то 12 лет эквивалентно лишь 15000 ч, что более, чем в 6 раз меньше наиболее часто приводимых значений.
Одинаковые значения срока службы, указываемые для разных конструкций светильников, особенно, для мощных и сверхмощных (85—120 Вт), наводят на мысль, что эти данные не столько приближенные, сколько являются пока условными, поскольку срок службы в немалой степени ограничено мощностью светильника, схемой соединения СД, уровнем перегрузки, нестабильностью напряжения сети, температурой окружающей среды и др. [25]. В последние два года заметно усилилась тенденция указывать срок службы СДУ в виде выражения «более 100000 ч). Причем нередко для мощных СДУ срок службы приводиться в 2—3 раза больше, чем для маломощных, которые, как известно, работают в более облегченном тепловом режиме.
В разных источниках срок окупаемости для многих светильников приводят на уровне 5—6 лет [3, 18, 26], а для отдельных — 1—2 года [3, 10, 17]. Проведя экономические расчеты, или проверив приводимые результаты вычислений [25], можно убедиться, что последние значения нередко являются заниженными за счет ошибочного завышения значений исходных данных. Необходимо вести поиск экономически оправданных схем построения самих СДУ с целью снижения их стоимости и ускорения внедрения.
Некоторые фирмы в отличие от других указывают гарантийный срок изделий лишь 3 года при «сроке службы» более
15—30 лет. Это в определенной степени свидетельствует об отсутствии уверенности в надежности своих изделий и в длительности существования своей фирмы.
В работе [2] из восьми типов светильников только для четырех указывается их «вес», что нарушает единую форму представления данных в каталогах. Причем, если для одного типа моделей с массой менее 0,5 кг приводится их значение, то для других трех типов моделей аналогичной конструкции и мощности — масса не приводится. В ряде работ [2, 14] масса большинства светильников, существенно не отличающихся по своему значению от остальных, приводится четырехзначными числами, то есть с погрешностью до ±0,001—0,10 кг или
±0,005—0,05%. Поскольку в ТХ приводят массу брутто к тому же мощных светильников, то в силу этого бессмысленно приводить ее с очень высокой точностью. Также недопустимо значения массы светильников, наоборот, представлять с очень большой погрешностью (до ±25—50%) [3, 15, 17, 18].
Другая типовая ошибка представления массы отдельных моделей заключается в том, что при отображении массы неправомерно исключают в их значениях последний значащий нуль в тех числах, когда первая или вторая цифра в числе после запятой оказалась округленной до нуля [2, 14, 15, 19].
Следует отметить, что при переводе зарубежных каталогов [2] на русский язык целесообразно в соответствии с системой СИ пользоваться термином «масса» прибора, а не «вес». Данная ошибка также имеет место во многих каталогах отечественных фирм и дистрибьюторов [3, 19]. Причем, в одних и тех же некоторых каталогах, для одних светильников указывается масса, а для других вес [3, 14]. Наличие ряда подобных ошибок указывает на отсутствии координации между разработчиками и унификации разных ламп даже одной фирмы.
Все представленные в каталоге [2] светильники сертифицированы TUV CE Gost, а влагоустойчивые — дополнительно службой UL/CUL RoHS. Наличие указаний о сертификации изделий должно повысить доверие к фирмам. Однако из результатов приведенного анализа возникает вопрос, каким образом данный разработчик получил сертификат на изделия с завышенными значениями светоотдачи и неопределенной в ТХ размерностью срока службы ряда типов моделей светильников. Наличие сертификата при наличии ряда недоработок лишь усиливает общую негативную оценку светильников.
Нередко приводят один и тот же и к тому же достаточно большой диапазон входного напряжения 85—265 В. Это далеко не всегда необходимо, поскольку генерирующая компания в большинстве случаев гарантирует качество электроэнергии по напряжению в соответствии с нормативными требованиями.
Спрашивается, зачем в технической характеристике осветительного устройства приводить параметры комплектующих изделий, прежде всего светодиодов, сечения проводов, высоту подвеса и т.п., не приводя при этом основные его показатели (световой поток и мощность).
Вводятся новые выражения, размерности, приводятся малоинформативные и вспомогательные показатели. Размерность единицы светового потока СДУ ошибочно приводится прописными буквами в виде ЛМ [2,  18] или Лм [2, 8, 10, 22, 27]. Это, на наш взгляд, скорее определяется не низким уровнем перевода текста оригинала, а недостаточной профессиональной подготовкой разработчиков и дистрибьюторов.
Вышеизложенное свидетель­ствует, что рассмотренные ошиб­ки имеют место в каталогах многих фирм, что позволяет их отнести к типовым ошибкам.
Немало производителей СДУ в технической документации неоправданно вводят новые наименования применяемых показателей. Так, вместо общепринятого выражения «световая отдача» светильника, применяют термин «единый (LED) световой эффект» [8], «световая отдача с одного ватта» [3], «высокая эффективность» [13]; вместо «цветовая температура» источника — «цветовая температура освещения» [8]; вместо «срока службы» — «продолжительность использования» [8], «ресурс работы» [6], «срок эксплуатации» [2]; вместо угла излучения — «угол свечения по оси» [19], «угол обзора» [25], просто «угол» [12]. Использование неунифицированных и некорректных терминов и выражений ведет только к разночтению. Например, срок эксплуатации изделия по разным причинам может быть и меньше срока его службы.
Кроме того, наряду с основными показателями немало приводятся второстепенные, а иногда и малоиспользуемые. Так, наряду с потребляемой мощностью светильника приводят «мощность светодиодного модуля» [22]. Все это не способствует оперативной оценке реальных характеристик светильников.
Как видим, в литературе технические характеристики приводятся в самом разнообразном виде их изложения. Поэтому для получения объективной информации о качестве светильников требуется проведение специального анализа и дополнительных вычислений, на что у многих пользователей обычно отсутствует время и необходимая для этих целей светотехническая подготовка.
Осмысление существующего уровня представления технических характеристик закладывает определенное сомнение не только в оценке качества предлагаемых светильников, но и уровня самих фирм производителей, ибо трудно найти иное объяснение всем тем упущениям, которые они «демонстрируют» в своей технической документации.

1. Приводимые в каталогах значения светового потока светильников во многих случаях завышены на 20—30 % и более, поскольку составители технической документации нередко его определяют простым умножением паспортного значения светового потока светодиода, приводимого при температуре +25°С, на количество используемых светодиодов, то есть без учета ряда энергетических потерь.
2. Нередко в технических характеристиках отсутствует один из базовых показателей (световой поток или мощность) при наличии второстепенных и малоинформативных характеристик, не позволяющих оценить энергоэффективность светильников.
3. Срок службы светильников приводится равным паспортному сроку службы лишь одного светодиода (100 000 ч) без учета срока службы драйверов, мощности и конструкции светильников, надежности работы всех комплектующих и верхнего предела температуры окружающей среды.
4. Большинство дистрибьюторов, реализующие светильники, не имеют достаточного представления о реальных их характеристиках в силу отсутствия у них налаженного входного контроля и базового технического образования.
5. У производителей осветительных светодиодных устройств, в том числе ведущих, в пределах фирмы отсутствует в необходимой степени координация между разработчиками и, соответственно, унификация в представлении технических характеристиках выпускаемых изделий.
6. Продолжающееся ошибочное представление технических характеристик светильников в ряде каталогов может вести к сужению потенциального рынка их сбыта.