Новинки светодиодного освещения. Новые технологии освещения: вперед в будущее. Мировой рынок освещения. Структурные изменения: рынок инсталляции новых световых приборов обгонит рынок замены существующих световых приборов

Свет это, пожалуй, одна из самых революционных отраслей дизайна: индустрия уже шагнула далеко вперед, и это, кажется, только начало. Энергосберегающие технологии, светодиоды, развитие акцентного и амбиентного освещения, беспроводные технологии управления освещением, как интенсивностью, так и тоном – все это сильно изменило интерьерную и экстерьерную среду, а вместе с ними и нашу жизнь. В этом материале рассказываем о важных тенденциях, благодаря которым мы уже стоим на пороге в будущее.

Больше, чем просто свет

«Умные» светодиодные светильники стали настоящим прорывом. Их способность быть одновременно источником света и передавать информацию позволила создавать интеллектуальные системы освещения, где каждый светильник оснащается датчиками (движения, освещенности, влажности и качестве воздуха), сочетается с другими информационными системами (смарт-часами, смартфонами, домашними гаджетами и системами навигации) и превращается в, своего рода, мини-компьютер. Использовать эти данные можно по-разному. «Умный дом» станет максимально комфортным местом для жизни, если станет полностью подстроенным под своего жителя: начиная с интенсивности освещения и заканчивая анализом качества воздуха в помещении. В «умном офисе» светодиоды могут сообщать как о передвижении людей, так и о том, нужна ли в помещении уборка, а световые панели на стенах будут работать на создание у сотрудников определенного настроя. В «умном магазине» продукты можно подсвечивать так, чтобы это подчеркивало их качества, а в примерочной «умное зеркало» подскажет, как одежда будет смотреться при дневном или вечернем свете.

«Умный город»

«Умные фонари» в Сан-Диего (США) будут отслеживать трафик, заполненность парковки, качество воздуха и погодные условия в городе.

Все эти «умные» дома, магазины и офисы логично объединяются в образе «умного города». «Умное» освещение на городских улицах позволяет регулировать экономить электроэнергию и сделать сам город более комфортным. Так, привычные уличные фонари (а точнее столбы, на которых они установлены) уже сейчас можно использовать в качестве системы видеонаблюдения, как источник wi-fi или зарядку для электромобиля.

Размер имеет значение

Микросхемы драйверов, то есть устройства для питания светодиодов становятся все меньше и меньше. Это позволяет создавать крошечные потолочные светильники и торшеры со сверхтонкими ножками: для дизайнера это настоящее поле для экспериментов, а для производителя – возможность снизить затраты на материалы. Купить крошечную лампу сможет и обычный пользователь. Philips и NliteN, например, уже сейчас разрабатывают технологии производства ультратонких светодиодных ламп SlimStyle, которые будут стоить до 10 долларов и обладать мощностью 10,5 Вт.

Управление светом и – цветом

Контролировать с помощью мобильного телефона можно не только включение-выключение светодиодного светильника и интенсивность его работы, но и цвет, которым будет освещаться комната. Так, в ассортименте Philips есть комплекты светодиодных ламп Hue, излучение которых (интенсивность, цвет) пользователь может программировать для различных жизненных ситуациях: для отдыха – один, для работы – другой. Причем цвет излучения можно выбрать из палитры или даже с фотографии.

Свет как искусство

Масштабные световые инсталляции и 3D-мэппинг способны превратить фасад здания в увлекательный аттракцион, захватывающий мираж, который поражает воображение. В дело идет все, от привычных прожекторов до полноцветных видеоэкранов, внедренных в стену здания – то, чего раньше мы не могли даже вообразить, сегодня именуется «светодизайном» и является мощнейшим инструментом преображения города.

Свет на службе технологий

Использовать видимый свет как канал связи придумал преподаватель эдинбургского университета Харальд Хаас. Высокоскоростная беспроводная технология получила название Li-Fi. Она использует свет от светодиодов в качестве носителя информации. Несмотря на то, что покрытие такой связи небольшое (световые волны не могут, например, проникать через стены), скорость передачи данных через Li-Fi куда выше, чем через Wi-Fi, который использует радиоволны. Пример первой доступной для потребителя Li-Fi системы был представлен в 2014 году на Mobile World Congress в Барселоне. Она получила название PureLiFi.

Компании Infineon, Intel и eluminocity анонсируют совместный проект по созданию безопасных городских улиц, объединенных в глобальную сеть .

С ростом численности населения крупных городов органы государственной власти в разных странах мира ищут способы сделать города, их инфраструктуру и энергетические системы более интеллектуальными, безопасными и энергоэффективными. Наряду с этим подключение транспортных средств к глобальной сети предоставляет городским службам больше возможностей взаимодействия с водителями для комфортного и эффективного управления транспортными потоками. Однако, по мере того как все большее число систем управления переходит к использованию облачных технологий, формируя тем самым Интернет вещей (IoT), появляется больше возможностей для несанкционированного доступа к конфиденциальным данным.

В данной статье приведен обзор некоторых фундаментальных технологий, созданных в сотрудничестве компаниями Infineon, eluminocity и Intel , которые позволяют сделать города будущего более интеллектуальными, а также – инновационных решений для систем освещения, которые могут стать важной составной частью умных городов, объединенных в глобальную сеть.

Ускорение процессов урбанизации и доступ к новым технологиям повышает требования потребителей к тому, насколько их жизнь будет комфортной в ближайшем будущем. До недавнего времени основное внимание уделялось совершенствованию мобильных устройств и связанных с ними продуктов, однако в настоящее время становится очевидным, что улучшение инфраструктуры играет важную роль в технологической эволюции мира, в котором мы живем. Разработчики городской инфраструктуры сталкиваются со все более сложными проблемами и требованиями, которые зачастую противоречат друг другу. С одной стороны они быстро внедряют новые технологии, чтобы добавить больше функциональности атрибутам повседневной жизни, например, обычному уличному освещению, а с другой – пытаются свести к минимуму потребление энергии ввиду постоянного роста стоимости энергоносителей.

В новом, более совершенном, мире уличный фонарь – это уже не просто источник света, а многофункциональный коммуникационный портал, который является основой интеллектуальной городской инфраструктуры. Для того чтобы обеспечить необходимую функциональность и возможность доступа к сетевым ресурсам, разработчики систем освещения используют технологии сотовой связи, разнообразные типы датчиков, – как активных, так и пассивных, – а также современные решения в области защиты информации.

Радиолокатор, работающий в диапазоне 24 ГГц

Радиолокационный способ обнаружения объектов основан на использовании отраженных электромагнитных волн, посредством которых можно определить расстояние до объекта, угол и скорость его движения. Типичные радиолокационные системы (радары) включают в себя передатчик, генерирующий электромагнитные импульсы или непрерывное излучение в радиочастотном или микроволновом диапазоне частот, раздельные передающую и приемную антенны и приемник, осуществляющий прием и обработку сигналов.

Импульсный радар измеряет расстояние до неподвижных или движущихся объектов, генерируя короткий мощный импульс и принимая отклик, отраженный от объекта. Время между посылаемым импульсом и принимаемым откликом прямо пропорционально расстоянию от радиолокационной системы до объекта.

Радары с непрерывным излучением постоянно генерируют электромагнитные волны с частотной модуляцией, реализованной одним из двух способов (рисунок 1). Радар с непрерывным частотно-модулированным излучением (FMCW) способен обнаруживать как стационарные, так и движущиеся объекты, передавая сигнал с линейной частотной модуляцией, который смешивается в приемнике с принятым сигналом. Низкочастотный выходной сигнал приемника содержит информацию о расстоянии до объекта и его скорости. Модуляция скачкообразным изменением частоты, называемая также частотной манипуляцией (FSK), может использоваться для определения расстояния только для движущихся объектов. При данном способе модуляции передатчик последовательно посылает сигналы на двух разных частотах, и расстояние определяется по допплеровскому сдвигу фаз принятых сигналов.

Поскольку обнаружение объектов становится все более востребованным для интеллектуальных систем и устройств, радиолокационная техника диапазона 24 ГГц применяется в различных приложениях Интернета вещей, включая мультикоптеры/дроны, интеллектуальные дверные замки, системы бытовой и производственной автоматизации, измерители скорости, робототехнику и др.

Интеллектуальное уличное освещение

Рис. 2. В «умных городах» будущего интеллектуальная система уличного освещения является лишь одной из функций интеллектуальных концентраторов

Анонсированный недавно совместный проект компаний Infineon, eluminocity и Intel направлен на создание умных городов будущего, объединенных в глобальную сеть. Соединив свои ноу-хау и передовые технологии, три компании разработали усовершенствованное высокоэффективное светодиодное уличное освещение, которое включает в себя также прецизионные датчики и защищенную систему передачи данных. Совместный проект по созданию системы освещения умных городов основан на уличных светильниках компании eluminocity, которые являются также сетевыми концентраторами для интеллектуальных приложений (рисунок 2). Электронные системы базируются на технологиях Infineon и включают в себя радар диапазона 24 ГГц, силовые полупроводниковые приборы (П/П), микроконтроллеры (МК) серии XMC ™ и высокоэффективные устройства защиты информации серии OPTIGA ™ . Технология Intel позволяет подключаться к сети посредством модема с малым энергопотреблением и большой зоной покрытия, поддерживающего работу с сетями сотовой связи, которые используют стандарты LTE Cat.1, LTE Cat.M1, Cat.NM1, LTE-NB и 5G-IoT.

В сочетании с технологией OPTIGA™ компании Infineon сотовая связь, основанная на стандартных протоколах, представляет собой открытую систему, которая является масштабируемой и полностью независимой от существующей инфраструктуры, и обеспечивает при этом высокий уровень защиты информации.

Рис. 3. Внешний вид интеллектуального уличного светильника eluminocity

В этом случае оператору систем уличного освещения (как правило – органу государственного управления) необходимо всего лишь подключить концентраторы уличного освещения к уже имеющейся инфраструктуре.

В дополнение к тому, что уличные светильники, выполненные на микросхемах управления питанием и силовых ключах Infineon, сами по себе обладают высокой энергоэффективностью, применение радара диапазона 24 ГГц позволяет обнаруживать присутствие объектов и увеличивать яркость света только там, где это необходимо, что обеспечивает более эффективное решение по сравнению с большинством постоянно включенных светильников.

Однако интеллектуальные светильники eluminocity – это не только системы освещения с высокой энергоэффективностью (рисунок 3). Встроенные в них бесконтактные детекторы позволяют обнаруживать близлежащие свободные парковочные места, что в сочетании с сетевыми технологиями Intel предоставляет водителям, находящимся поблизости, информацию о доступном количестве парковочных мест.

Данная функция характеризует светильники eluminocity как один из элементов полнофункциональной системы интеллектуального управления транспортным трафиком.

Благодаря мониторингу локальных условий дорожного движения специалисты по городскому планированию и владельцы окрестных магазинов получают полезные сведения, позволяющие ориентировать водителей транспортных средств в зонах их скопления либо посредством сигналов или знаков дорожного движения, либо путем предоставления актуальной на данный момент информации бортовым спутниковым навигационным системам.

Современные интеллектуальные уличные светильники могут также оснащаться встроенными зарядными устройствами для электрических транспортных средств.

Поскольку такие зарядные устройства не требуют выделения под них дополнительных площадей, это является ключевым фактором, способствующим успешному развитию городского электротранспорта.

Обзор технологий интеллектуального освещения

Обеспечение безопасности данных в концентраторах OPTIGA™

Большие возможности по формированию сетевой структуры интеллектуальных городов на основе концентраторов уличного освещения и преимущества, реализуемые посредством открытого доступа к этой структуре со стороны пользователей, создают потенциальную проблему уязвимости сети. Для устранения угрозы несанкционированного доступа и обеспечения безопасности сетей, на которых базируются умные города, в концентраторах уличного освещения реализована технология надежной защиты информации с использованием устройств семейства OPTIGA™ производства компании Infineon. Встроенные функции безопасности OPTIGA™ включают в себя проверку целостности системы и данных, аутентификацию и защищенные от несанкционированного доступа передачу и хранение данных, а также безопасное обновление программного обеспечения.

В семейство устройств OPTIGA™ входит современный 16-разрядный контроллер с функцией защиты данных, который можно легко интегрировать в широкую номенклатуру устройств Интернета вещей. Для обеспечения полной гибкости, необходимой системным разработчикам, семейство устройств OPTIGA™ поддерживает работу с операционными системами Microsoft Windows, Linux и их производными, а также предоставляет интеграционную поддержку для фирменных операционных систем. Семейство OPTIGA™ содержит также криптопроцессор TPM с поддержкой последней версии стандарта TPM 2.0 консорциума TCG, что позволяет разработчику использовать наиболее современные протоколы безопасности.

Обнаружение приближения объекта в интеллектуальных концентраторах уличного освещения реализовано на основе промышленного радара BGT24LTR11 диапазона 24 ГГц (рисунок 4), имеющего минимальный размер корпуса в данном классе устройств и позволяющего измерять расстояние до объекта и его скорость с использованием эффекта Доплера. Дополнительные каналы приема позволяют также определять посредством фазового детектирования сигналов с разных антенн угол и направление движения объекта.

Диапазон 24 ГГц обеспечивает высокую точность обнаружения объектов: до 50 м для пешеходов и до 150 м для транспортных средств. Кроме того, радиолокационные способы обнаружения обладают значительно большей чувствительностью по сравнению с пассивными инфракрасными (ИК) датчиками и способны, например, обнаруживать дыхательное колебание в пределах нескольких миллиметров. Можно с уверенностью утверждать, что радары в конечном итоге заменят пассивные ИК-датчики во многих приложениях. Диапазон 24 ГГц пригоден для работы при различных атмосферных воздействиях, включая существенные изменения температуры, высокий уровень влажности и повышенную запыленность воздуха, что позволяет использовать радары, работающие в данном диапазоне, даже в самых неблагоприятных условиях современных городов.

Разработчикам, которые еще недостаточно хорошо знакомы с радарной технологией диапазона 24 ГГц, компания Infineon предлагает набор демонстрационных плат, например, Sense2GoL . Данная полнофункциональная плата размером 25х25 мм содержит, наряду с радаром BGT24LTR11, специализированные полосковые передающую и приемную антенны, а также 32-битный промышленный МК XMC1302 ARM® Cortex® M0 . Демонстрационная плата радара соединена перфорированной перемычкой с отладочной платой Segger , посредством которой можно осуществлять программирование и оценку функциональных возможностей платы радара.

Комплект поставки демонстрационной платы включает также программное обеспечение детектора движения и программный графический интерфейс пользователя для наблюдения за радиолокационными сигналами, а также руководство пользователя и полный набор схем и файлов печатных плат в формате gerber для ускоренного внедрения разработки в производство.

Возможность подключения дополнительных датчиков

К интеллектуальным концентраторам уличных систем освещения могут быть подключены практически любые датчики: например, датчики газа могут контролировать качество воздуха, а звуковые датчики – распознавать повышенный уровень шума. Конкретные варианты применения датчиков могут включать в себя аудиосопровождение на дороге или обнаружение выстрела из огнестрельного оружия. Датчики освещенности, несмотря на свою простоту, играют важную роль в повышении «интеллекта» уличного освещения: измеряя уровень естественного освещения, они смогут включать уличное освещение во время посмурной погоды. Кроме того, контролируя фактический уровень освещенности, они способны передавать сигнал обратной связи контроллеру для обеспечения нормативного уровня освещенности при любых условиях эксплуатации независимо от выработанного ресурса уличных светильников. При этом данные об износе оборудования могут быть дистанционно переданы техническому персоналу для более качественного планирования регламентных работ и предупреждения преждевременного отказа оборудования.

Современные крупные сети наружного освещения - это энергоемкие автоматизированные объекты, правильное построение которых в значительной мере определяет эффективность труда и комфорта современной жизни. Важно при этом учитывать ограничения, связанные с рациональным расходованием энергетических ресурсов на обеспечение работы систем освещения, затрат на текущую эксплуатацию осветительного оборудования.

Появление новых технологий в системах наружного (уличного) освещения позволяет получить большой экономический эффект. Практика показывает, что при их внедрении потенциал экономии электроэнергии в большинстве муниципальных систем уличного освещения может составлять более 50%. Рассмотрим основные существующие способы повышения энергоэффективности в наружном освещении.

Реальную экономию электроэнергии дает замена устаревших светильников с лампами ДРЛ на светильники с высокоэнергоэкономичными натриевыми лампами высокого давления. Так, замена светильника с лампой ДРЛ 400 Вт (световой поток 22 клм) на светильник аналогичного назначения с лампой ДНАТ 250 Вт (световой поток 27 клм) позволяет снизить расход электроэнергии на 580 кВт ч в год и повысить уровень освещения на 22%. Соответственно, замена светильника с лампой ДРЛ 250 Вт (световой поток 12,5 клм) на светильник с лампой ДНАТ 150 Вт (14,5 клм) - годовое снижение расхода электроэнергии почти 400 кВт ч и т. д. Поэтому натриевые лампы как источники света применяются все шире для экономичного наружного освещения.

Значительную экономию электроэнергии дает введение так называемого режима «ночной фазы». При работе такой системы управления предусматривается два режима работы линий освещения - вечерний и ночной. При вечернем режиме включены все светильники, а при ночном, когда интенсивность дорожного движения существенно снижается, - часть (1/3 или 2/3) светильников отключаются за счет отключения одной или двух фаз в каждой из отходящих от шкафа управления линий освещения. Но такой способ экономии имеет значительный недостаток - он приводит к повышению контрастности освещения и, как следствие, - к зрительному утомлению и снижению безопасности движения.

Одно из направлений в области энергосбережения - использование специальных регуляторов-стабилизаторов для питания наружного освещения. Помимо регулирования это устройство позволяет выровнять напряжение питания, создать оптимальный режим для работы ламп и продлить их долговечность. Регулирование происходит извне: по команде из диспетчерской, по радиотелефонной связи или по сигналу датчика освещенности. Можно запрограммировать устройство по астрономическому графику или по специальному режиму. Но данные регуляторы не нашли широкое применение в силу того, что большинство существующих линий имеют плачевное состояние и значительную протяженность, что приводит к тому что на конце линии происходит снижение питающего напряжения до уровня когда лампы гаснут. Таким образом, при снижении напряжения на входе линии для организации энергосбережения не произойдет включение значительного количества ламп или они погаснут в процессе работы. Регулирование возможно в пределах не более 5%, что значительно увеличивает срок окупаемости такой системы.

Реальным способом экономии также является четкое соблюдение графика освещения, утвержденного в администрации населенного пункта. Такую задачу решает ввод автоматизированной системы управления (АСУ) наружным освещением. Пункты питания уличного освещения без системы АСУ включаются и выключаются на данный момент с большими разбросами по времени. Это обусловлено тем, что в системах уличного освещения используются четыре приема управления включения/отключения: управление ручное диспетчером по телефонным линиям связи, управление по таймерам, управление по программируемым устройствам, управление по фотореле. Время включения/отключения разбито в течение года на пятидневки. При ручном управлении нетрудно по линиям связи обеспечить точное время включения/отключения. Однако при этом присутствует человеческий фактор, а именно, непрогнозируемое поведение диспетчера, который самовольно может изменить график работы уличного освещения. К тому же стоимость аренды телефонной линии в некоторых городах достигает до 1500 рублей в месяц. Реле времени необходимо каждые 5 дней программировать вручную путем их объездов. При этом присутствуют затраты на автотранспорт, затраты на зарплату и т.д. Объезды, как правило, не всегда выполняются точно по запланированной дате, поэтому потребление электроэнергии значительно возрастает. Как показала практика эксплуатации уличного освещения, возможны изменения графика его включения/выключения администрацией города (праздничные и официальные мероприятия и т.д.). В этом случае часть каскадов, управляемых программируемыми устройствами, изменению не подвергаются. Аналогично предыдущему случаю, фотореле также включается и выключается при задании определенного уровня освещенности (его настройка может занимать не одни сутки) и при изменении графика режима работы, например, времени выключения освещения, после полуночи, невозможно изменить режим работы фотореле. К недостаткам фотореле также можно отнести необходимость очень частой очистки внешнего фотодатчика от грязи и пыли, что значительно увеличивает эксплутационные расходы. Отклонение времени выключения от графика при управлении от фотореле и программируемого устройства может достигать несколько часов в сутки.

Комплексно задачу энергосбережения в наружном освещении с экономией электроэнергии до 40-50% позволяет решить автоматизированная система управления АСУ «Горсвет» производства ФГУП «НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова» г. Екатеринбург. Данная система была впервые введена в эксплуатацию в 2000 г в г. Сургуте и на данный момент успешно эксплуатируется в 24 населенном пункте России и Казахстана (Екатеринбург, Самара, Пермь, Хабаровск, Сургут, Тобольск, Пенза, Караганда и др.).

Сегодня АСУ «Горсвет» это хорошо отлаженная 3-х уровневая самоокупаемая система, с полностью сертифицированным оборудованием и программным обеспечением. Надежность, высокая производительность, разумное соотношение «Цена/качество», система подготовки кадров, сервисное обслуживание и гарантии производителя являются отличительными чертами АСУ «Горсвет».

Главные требования, которые должны ставиться к современной системе управления и уже решенные на настоящее время АСУ «Горсвет» это:

• Возможность независимого управления отдельной светоточкой (лампой) без изменения
• существующих линий.
• Контроль параметров работы светоточки с выдачей диагностической информацией на
• диспетчерский пункт.
• Максимальное снижение энергопотребления светоточки, продления срока службы лампы.
• Возможность оперативного изменения режимов работы пунктов включения с полным контролем их состояния.
• Экономический эффект от внедрения АСУ «Горсвет» достигается за счет следующих факторов:
• Введения экономичного «ночного» режима освещения (экономия до 2/3 электроэнергии на освещение);
• Установки современных пуско-регулирующих аппаратов ЭПРАН 150, 250 Вт (экономия электроэнергии до 50%, двукратное увеличение срока службы ламп);
• Централизованного управления и контроля технического состояния системы (сокращение эксплуатационных затрат и сокращение численности обслуживающего персонала);
• Антивандального исполнения исполнительных пунктов и охранной сигнализация (сохранение оборудования и проводов от воровства);
• Отказ от арендуемых телефонных линий (УТУ-4М) с переходом на GSM, радиосвязь, ВОЛС;
• Обеспечение автоматического учета потребленной электроэнергии.

При использовании в системе наружного освещения электронного ПРА - ЭПРАН производства ФГУП «НПОА», кроме значительного увеличения ресурса осветительных ламп, появляется возможность автоматического управления потребляемой мощностью (диммирование), яркостью свечения ламп, адресного управления светильниками, проведение диагностики состояния каждого светильника с привязкой к месту его расположения.

К отличительным техническим характеристикам АСУ «Горсвет» можно отнести:

• Повышение надежности работы оборудования за счет применения блоков бесконтактной коммутации (симистор) силовых линий.
• Оперативность централизованного или группового управления объектами наружного освещения.
• Оперативность контроля и выявление обрывов, короткого замыкания в линиях, дистанционный сброс аварии, звуковая и световая сигнализация в случаях возникновения аварийных ситуаций.
• Возможность архивирования получаемой информации и действий диспетчера, формирование отчетных журналов.
• Возможность «привязки» контролируемых пунктов к карте города.
• Модульная структура бесконтактного коммутатора (до 8 модулей).
• Различные модификации пунктов включения с линейкой коммутируемых токов от 15А до 200А.
• Возможность резервирования канала связи с диспетчерским пунктом.
• Наличие технических решений для подключения шкафов АСУ НО других производителей.

Основным и главным элементом в АСУ «Горсвет» является электронный ПРА - ЭПРАН. Его преимущества заключаются в следующем:

• Уменьшение энергопотребления при сохранении светового потока за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД (КПД ПРА 65-75%, ЭПРА 95%).
• Увеличение срока службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска (пусковой ток лампы отсутствует).
• Комфортное освещение (отсутствие мерцаний на частоте 100Гц - стробоскопический эффект).
• Стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения (до 160В).
• Отсутствие мерцаний и вспышек неисправных ламп (импульсы перезажигания).
• Высокое качество потребляемой энергии (коэффициент мощности 0,98).
• Снижение эксплутационных расходов (по замене ламп).
• Полная диагностика работы лампы в процессе ее работы и выдача этой информации по существующим силовым проводам на пункт включения.
• Возможность диммирования (снижения) мощности лампы в пределах до 50%.

Ориентировочный срок окупаемости АСУ «Горсвет» - 2,5 года.

На данный момент все больше разговоров ведется об использовании светодиодных светильников в наружном освещении. Но в угоду энергосбережения не стоит забывать об их значительных недостатках, не дающих возможность их широкого применения:

• Низкая полная световая отдача (Светодиоды - с учетом потерь до 64 Лм/Вт, ДНаТ - 140 Лм/Вт).
• Завышенный паспортный срок службы 50 000 - 100 000 часов (использование в светильнике импульсных блоков питания, конденсаторов со значительно меньшим ресурсом, проведение испытаний только на 10000 часов).
• Снижение светового потока на 30% со временем.
• Неравномерность распределения яркости по дорожному покрытию.
• Низкая надежность драйверов светильников (блоков питания светодиодных модулей), неустойчивость их к перепадам напряжения.
• Значительная стоимость (светодиодный светильник - 12 000 - 18 000 руб., светильник с Днат и ЭПРАН - до 3500 руб.).
• Неизученность зрительного восприятия человеком света излучаемого светодиодами (психофизиологические исследования не завершены).

Не стоит также забывать, что задачу энергосбережения следует решать уже в настоящее время, а создание современного светодиодного светильника и последующая замена им уже установленных в огромных количествах в предыдущие пять лет светильников с лампами ДНаТ займет не менее 5-10 лет.

По нашему мнению развитие и внедрение светодиодной техники и электронных ПРА в наружном освещении должно идти параллельно, с учетом конкретных условий их применения.

Соловьев А.В.,
ФГУП НПОА им. академика Н.А.Семихатова,
начальник отдела энергосбережения

Светодиодные осветительные приборы становятся все более популярны. Их применяют для освещения дома и сада. Они постепенно вытесняют с рынка менее эффективные источники освещения. Можно ли освещать свой дом с помощью светодиодов?

Что следует в общем знать о светодиоде? Это электрический осветительный прибор, состоящий из особых кристаллических полупроводников и оптической системы. В один корпус могут быть смонтированы сразу много полупроводниковых кристаллов, которые и определяют насыщенность и яркость светового потока. По сравнению с привычными нам лампами накаливания, светодиод обладает целым рядом неоспоримых преимуществ. Он, во-первых, не нагревается, т.е. электрическая энергия практически полностью преобразуется в световую. Во-вторых, отсутствие нагрева сопровождается значительной прочностью и особо длительным периодом эксплуатации. В-третьих, светодиод абсолютно безопасен для окружающей среды, т.к. не содержит опасных веществ для человека и окружающей природной среды. Его средний срок службы может достигать ста тысяч часов, что составит около 10 лет непрерывной эксплуатации. Именно это и является главным аргументом в его пользу. Если же сказать проще, то светодиод меньше потребляет энергии и не нагревается, экологически безопасен и служит фантастически долго.

Излучаемый светодиодной лампой яркий и чистый свет украсит любой интерьер. Отдельно следует упомянуть такое свойство светодиодного освещения, как возможность настройки того или иного цвета или оттенка под ваше желание или предпочтение. Это ценное свойство освещения светодиодами успешно используется на практике инженерами и дизайнерами. Специальный контроллер позволит регулировать насыщенность и яркость освещения, что порой бывает необходимо в местах общественного назначения.

Все чаще светодиоды начинают использоваться и в уличных системах освещения. Здесь www.dominio.com.ua вы увидите яркие примеры освещения улиц, дорог, парков светодиодными лампами. Использование этого типа освещения позволяет значительно снизить нагрузку на электрические сети. Создаваемый светодиодной лампой световой поток весьма стабилен и обладает максимальным углом рассеивания. Важно и то, что такие осветительные приборы можно выпускать в абсолютно любых модификациях и конфигурациях, что позволяет им стать самым оптимальным средством при реализации каких угодно идей в области дизайна. Полет фантазии дизайнера в области освещения теперь практически ничем не ограничен. Используемые в уличном освещении светодиодные светильники крайне устойчивы к неблагоприятным атмосферным явлениям, в т. ч. практически не подвержены влиянию высоких и низких температур. Их рабочий диапазон от плюс 50 до минус 50 градусов по Цельсию. Такая живучесть позволяет использовать их в саунах, банях и бассейнах.

Алексей Михайлов

Функциональное освещение – это высоко конкурентная область. В ней происходит постоянное усовершенствование технологий. Изменения затрагивают все стороны этой области. Появляются новые осветительные приборы, повышается эффективность источников света, внедряются системы управления и пр.

Большие перспективы связывают со светодиодным освещением - сферой, развивающейся стремительными темпами.

Классификация

Искусственное освещение можно подразделить на несколько больших категорий. Выделяют функциональное (рабочее), аварийное, охранное и дежурное освещение. Отдельную группу составляет архитектурное освещение, роль которого в большей степени декоративная и сводится к созданию антуража и расстановки акцентов.

Основной сегмент занимает функциональное освещение. Оно обеспечивает нормируемые осветительные условия (тот белый свет, под которым удобно работать) во всех помещениях, а также на участках вне здания, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Функциональное освещение тоже делится на несколько видов. По способу монтажа выделяют встраиваемые, подвесные, устанавливаемые на поверхность, свободно размещаемые на полу светильники. Существуют также излучающие вниз светильники, многокомпонентные системы освещения, светильники для высоких и низких пролётов, магистральные системы, реечные источники света.

В зависимости от области применения выделяют, например, освещение магазинов, предприятий, гостиниц, ресторанов, офисов, спортивных объектов, теплиц, школ, прилегающих территорий.

В каждой группе применяют свой подход. Так, освещение промышленных предприятий является наиболее сложным и комплексным сегментом искусственного освещения. Свет играет важнейшую роль в обеспечении безопасности производственного процесса. Самым верным подходом здесь является применение комплекса наиболее современных решений, например магистральных систем с интеллектуальной системой управления для получения максимальной экономии энергии. То же относится к логистическим объектам. Применение систем управления освещением на них крайне актуально. Специфика этих центров такова, что освещение требуется только в отдельных зонах склада, в которых находятся люди. При этом свет может включаться по расписанию или только во время проезда погрузчиков по складу и совершении погрузочно-разгрузочных работ.

Энергоэффективность

Энергоэффективность источников света является главным показателем в сфере функционального освещения, в отличие, например, от архитектурной подсветки, где этот вопрос в настоящее время стоит на третьем, а иногда и на более низком месте (на первом плане - сложность разработки решения, компактность светильников, создание эффектов и пр.).

Согласно СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение», для искусственного освещения следует использовать энергоэкономичные источники света, отдавая предпочтение при равной мощности источникам света с наибольшей светоотдачей и сроком службы. В первую очередь это разнообразные энергосберегающие газоразрядные и люминесцентные лампы. Вместе с тем в условиях общего сокращения расходов, разработки новых стандартов, зелёных инициатив и принятия законодательных актов, направленных на защиту окружающей среды, наметилась тенденция возрастания интереса к светодиодным решениям. Будучи сравнительно молодой технологией, светодиодному освещению удалось стремительно развиться, и на данный момент это наиболее перспективное направление в светотехнике. Светодиодные осветительные приборы могут использоваться практически во всех категориях искусственного освещения. Это световое решение максимально экологично с точки зрения того, что оно помогает сберечь энергетические ресурсы планеты. Кроме того, в отличие от люминесцентных ламп, светодиоды не содержат ртути, поэтому не являются опасными отходами и не требуют специальной утилизации. Правильно сконструированные светодиодные приборы превосходят традиционные светильники по ряду показателей. Они обеспечивают стабильный высококачественный цветной и белый свет практически без видимых цветовых перепадов между светильниками; имеют более высокую энергоэффективность; сохраняют высокий световой поток в течение всего срока эксплуатации; требуют минимальных затрат на обслуживание и т. д.

В настоящее время основные усилия всех ключевых игроков рынка в светодиодной сфере сосредоточены на двух моментах - повышении эффективности светодиодных решений и их удешевлении. По мере усовершенствования технологии светодиодные светильники смогут предоставить огромные возможности при модернизации систем. Например, бóльшая часть промышленного освещения, до сих пор применяемого в России, редко достигает показателя менее 10 Вт/м 2 /100 лк, а удельная мощность современных решений может составлять менее 2 Вт/м 2 /100 лк.

Большой потенциал и в уличном освещении. В этой области приобрели широкое распространение светильники с натриевыми газоразрядными лампами, недостатком которых является получаемый яркий грязно-жёлтый свет, под которым невозможно определить цвет предмета.

По сути высокое качество цветопередачи для освещения магистрали и не нужно. Важно то, что натриевые лампы вырабатывают много света, который позволяет хорошо различать движение на дороге. Но пока не создана такая светодиодная система освещения, которая превзошла бы по экономичности это решение.

Тем временем, динамика рынка такова, что в течение нескольких десятилетий происходит ежегодное снижение стоимости светодиодов в среднем на 20 % и повышение эффективности по параметрам светового потока на уровне 35 %. То есть общая эффективность светодиодов удваивалась каждые 1,5-2 года (данные LEDs Magazine).

Сейчас темпы немного снизились. Вероятнее всего, в будущем темпы продолжат замедляться, но тенденция сохранится, и основной упор будет сделан на ещё большем повышении эффективности технологии.

Современные решения для промышленных объектов и офисов

В промышленном секторе получили распространение две категории светильников - хай-беи и магистральные системы.

Хай-беи (high bay systems, дословно - светильники для высоких пролётов) чаще всего используют на производственных предприятиях и в крупных логистических центрах.

Данное световое решение основано на точечных типах световых приборов. Светильники этой категории круглосимметричные (по своей форме напоминают колокола) и в диаметре достигают 800 мм.

В настоящий момент основная доля хай-беев изготавливается на металлогалогенных лампах (один из видов газоразрядных ламп высокого давления), заменивших ранее распространённые натриевые лампы (они не соответствуют требованиям СП 52.13330.2011 для общего и местного освещения, по которым источники света должны иметь цветовую температуру от 2 400 до 6 800 K и цветопередачу не менее Ra = 50). Металлогалогенные лампы сочетают в себе очень высокий уровень светопередачи, долгий срок службы и имеют максимальную эффективность среди всех газоразрядных ламп. Существуют также светильники с люминесцентными и светодиодными лампами. Последние не нашли широкого распространения в России из-за их большой стоимости.

Помимо высокой эффективности, особенностью светильников этого типа является устойчивая работа в агрессивных средах (в помещениях, где возможны протечки, задымление, выпадение конденсата и т. д.).

Закрытый светильник и лампы в специальной защитной оболочке исключают попадание осколков и ртути в окружающую среду. Благодаря хорошим оптическим характеристикам их с успехом применяют также в помещениях с высокими потолками (порядка 15-20 м), например в выставочных залах и больших спортивных комплексах. Существуют осветительные установки, где светильники для высоких пролётов применены на высотах 40 м и более.

Магистральные системы (light-line systems) знакомы большинству по супермаркетам. Это так называемая световая линия, устанавливаемая на регулируемых подвесах. В магазинах линейные типы светильников, как правило, подвешивают над торговым оборудованием (прилавками, холодильными камерами и пр.).

По эффективности магистральные системы превосходят хай-беи. Во-первых, их можно подвесить на различную высоту и создать оптимальную освещённость по вертикали и горизонтали в конкретном помещении. Во-вторых, они хорошо себя зарекомендовали при работе с системой управления. В отличие от хай-беев, в магистральных системах обычно применяют люминесцентные лампы или светодиодный модуль. И та и другая технология позволяет автоматизировать систему освещения. Данные светильники быстро разгораются, что позволяет их моментально включать и выключать. Металлогалогенные лампы, напротив, разгораются очень медленно (иногда до 10 мин). Белый свет в них достигается горением огромного количества солей разных металлов, и перед тем, как его получить, свечение лампы сменяется с одного цвета на другой. Минус таких ламп - резкая зависимость от напряжения. Если лампу включить, не дав ей остыть, то она может выйти из строя. Чтобы этого не произошло, в конструкции металлогалогенных светильников предусматривают пускорегулирующий аппарат, блокирующий включение лампы до того состояния, при котором она сможет разжечься, не навредив себе.

Офисный сектор представлен в основном светильниками встраиваемого и подвесного типов. Наиболее рационально осветить помещение и создать комфортные условия для сотрудников позволяют подвесные светильники. Главное условие для этого - хорошо выполненный проект освещения, в котором продумана расстановка рабочих мест и учтены вероятные изменения (если возможно). В этом случае каждый светильник располагается непосредственно над рабочим столом и без каких-либо потерь обеспечивает требуемое нормами для конкретного вида деятельности освещение (например, для работы, связанной с различением объектов очень высокой точности, можно добиться необходимой освещённости рабочей поверхности в 500 лк).

Выбирая эту систему освещения, следует учитывать, что перестановка или изменение количества рабочих мест в большинстве случаев создадут огромную проблему. Линия светильников уже расставлена, и сдвинуть их уже никуда нельзя без серьёзных финансовых потерь. Если у компании нет уверенности, что офис не претерпит изменений достаточно продолжительное время, то на это решение лучше не идти.

Система освещения на встроенных светильниках, пусть и не столь эффективна, но позволяет решить вопрос с возможным «движением» внутри фирмы. Компании, как правило, остаётся выбирать между различными типами ламп. Основная европейская тенденция для этой категории светильников - переход с люминесцентных ламп Т8 (диаметр 25,4 мм) на Т5 (диаметр 15,9 мм) и далее на светодиоды. В России, как отмечают некоторые аналитики, скорее всего, минуют стадию Т5 и сразу перейдут на светодиодные лампы, поскольку уже сейчас налажен выпуск недорогих, пусть и уступающих в качестве светодиодов.

Отдельного внимания заслуживает достаточно новый тип офисных осветительных приборов - торшерные светильники. Данная технология становится всё более востребованной в Европе и США в связи с появлением зелёной сертификации. Это довольно дорогое решение. По этой причине в нашей стране такие осветительные приборы пока используются лишь в единичных проектах. Главная особенность торшерных светильников - свобода перемещения. В случае перестановок внутри компании их можно легко переместить, в отличие от подвесных приборов. Кроме того, они имеют низкую высоту подвеса, благодаря чему можно направить свет адресно, как в случае с подвесными светильниками.

Сертификация

Эффективная система освещения позволяет получить высокие баллы в системах сертификации, в частности в LEED и BREEAM. В качестве примера здания, в концепции организации пространства которого акцент сделан на свет, можно привести офис компании Jones Lang LaSalle. Такой подход позволил не только сократить потребление энергоресурсов, но и создать комфортные условия для сотрудников, а также клиентов компании. В офисных помещениях установлены подвесные люминесцентные светильники, оборудованные датчиками освещённости и присутствия. Обеспечена возможность ручного контроля параметров освещённости.

Эффективная система освещения офиса компании Jones Lang LaSalle

Интересной деталью являются динамические светодиодные панели, расположенные на потолке зоны ресепшн. Они представляют собой многоцветные программируемые светодиодные модули, покрытые звукопоглощающей тканью. Все светильники объединены интеллектуальной системой управления.

Основные требования зелёных стандартов - это наличие системы управления, обеспечивающей автоматическое включение и выключение света, изменение уровня освещённости в зависимости от уровня естественного света и пр., а также достижение высокого показателя удельной мощности освещения, измеряемого в Вт/м 2 /100 лк (как указывалось выше, у эффективных решений этот показатель может составлять 2 Вт/м 2 /100 лк и менее). Параметр показывает, какая мощность в ваттах необходима на 1 м 2 , чтобы добиться освещённости в 100 лк. Зачастую при модернизации очень сложно выявить, какой экономии удалось достичь, используя просто показатель освещённости (в люксах). На объекте нормы могли попросту не соблюдаться, и, условно говоря, вместо заявленной освещённости в 400 лк было всего 100 лк. Применение усреднённого показателя в Вт/м 2 /100 лк позволяет решить эту проблему.

Алексей Михайлов - менеджер по работе с ключевыми клиентами компании Philips Lighting.

Офис отвечает основным принципам сразу двух экологических стандартов - LEED (c оценкой «Золотой») и BREEAM («Хорошо»). Векторы в этих системах смещены в разные стороны, что особенно проявляется при оценке офисных зданий. LEED прежде всего требует достижения экономии энергоресурсов. В BREEAM в первую очередь необходимо создать комфортные условия для человека, а уже во вторую - добиваться экономии. При этом нужно неукоснительное соблюдение всех европейских стандартов по освещению, а они очень жёсткие. Чем больше экономии получится, тем выше окажутся баллы. И это действительно сложно - сэкономить там, где эргономика на высочайшем уровне. ●

СТАТЬИ