Современные осветительные приборы: выбор, подключение, безопасность

D (Diameter) – диаметр цилиндрической части корпуса светодиода. Этот параметр является удобным для первичной классификации. Существует стандартный ряд значений: 3; 4,3; 4,8; 5; 8 и 10 мм, причем первые два из них имеют унифицированные «дюймовые» названия, соответственно, Т-1 и Т-1¾.

Q (Viewing Angle) – удвоенный угол, в пределах которого сила света уменьшается в 2 раза, по сравнению с максимумом излучения. Различают светодиоды с рассеянным (Q > 60°) и узконаправленным (Q 60) излучениями.

1.5.4. Ресурс светодиодного освещения

Светодиодные модули для декоративного освещения представляют собой прямоугольную печатную плату на стеклотекстолитовом основании с напаянными мощными светодиодами. Подключение модулей к источнику питания осуществляется с помощью установленных на плате нажимных разъемов.

Ресурс светодиода определяют две составляющие – ресурс самого кристалла и ресурс оптической системы. Для изготовления оптических систем используются различные сочетания эпоксидных смол. Смола, как известно, изменяет свои свойства со временем (особенно под воздействием высоких температур), именно этим объясняется эффект «замутнения» линзы.

Поэтому заявляемое в рекламных целях время непрерывной работы светодиода в 100 000 часов (почти 15 лет) вызывает сомнение, тем более что на практике еще никто не проверил эту магическую цифру

Прогнозируемый ресурс производимых сегодня светодиодов как минимум в два раза меньше, т. е. примерно 50 000 часов, с 30 %-ной потерей яркости после 25 000 часов непрерывной работы.

Это неплохо, по сравнению с ресурсом лампы накаливания, который составляет менее 1000 часов.

В последующих главах мы поговорим и о практических вопросах монтажа светодиодных модулей в бытовых условиях.

1.6. Технологии монтажа и проблемные вопросы

Лидирующие производители светодиодных кристаллов решают эту задачу по-разному. Например, компании Lumileds Lighting и Nichia используют медное теплоотводящее основание, Nichia приклеивает кристалл к подложке, а технологи фирмы Limileds Lighting используют пайку эвтектикой. Каждый из методов имеет свои особенности. Пайка кристалла на подложку позволяет снизить тепловое сопротивление кристалл – корпус, но при этом возникает диодный контакт между теплоотводящим основанием и кристаллом, что требует электрической изоляции изделий при одиночном или групповом монтаже на печатную плату. Это удорожает производство и в итоге увеличивает тепловое сопротивление корпус – теплоотвод.

Кремниевая подложка и медное теплоотводящее основание имеют значительно отличающиеся коэффициенты объемного расширения при нагревании, что при термоциклировании приводит к нарушению эвтектики, повреждению кристалла и, как следствие, к преждевременному старению источника света.

В свою очередь, метод приклеивания кристалла к медному теплоотводящему основанию позволяет уменьшить нагрузки на кристалл и одновременно обеспечивает лучшую (по сравнению с пайкой) электрическую изоляцию. Однако при этом снижаются не только долговечность и надежность изделий, но и себестоимость, что делает такую продукцию более доступной, при прочих равных условиях.

Сегодня по технологии изготовления кристаллов InGan больших размеров на карбиде кремния лидирует фирма Сгее. Именно она обеспечила прорыв в области производства портативных твердотельных источников света. Себестоимость люмена намного уменьшилась, а световой поток современных светодиодных матриц уже измеряется десятками тысяч люмен, что позволяет изготавливать не только мощные системы рассеянного освещения, но и прожекторы с большой дальностью сфокусированного луча.

1.7. Освещение на улице

Сила светового потока для наружного освещения – особый разговор, при том что светодиодное уличное освещение уже сильно распространено и является популярным как в части минимальных энергозатрат, так и долговечности (надежности) эксплуатации. Чтобы ознакомиться со световым потоком светодиодных ламп для наружного освещения, рассмотрим характеристики некоторых типов светодиодов, которые зачастую используются для устройства наружного освещения. Эти характеристики сведены в табл. 1.8–1.11.

В табл. 1.8 представлены наружные светодиодные уличные лампы, светильники и прожекторы разных производителей, соотношение таких характеристик, как мощность и различный световой поток.

Таблица 1.8

Существует множество разновидностей светильников для уличного освещения. Это энергосберегающие, антивандальные светодиодные светильники на основе мощных светодиодов с высокой световой отдачей и специальной оптической системой, обеспечивающей светотехнические характеристики, соответствующие требованиям нормативных документов Российской Федерации к освещению улиц и городскому освещению. Светодиодные светильники для уличного (промышленного) освещения можно классифицировать как консольные светильники, парковые светильники и светильники для ландшафтного дизайна.

К примеру, консольные светодиодные светильники серии XLD-ДКУ04 являются оптимальным решением для освещения с небольших опор высотой 4…6 метров таких объектов, как пешеходные и парковые зоны, парковки, АЗС и железнодорожные платформы. Они применяются в качестве замены светильников с лампами ДРЛ мощностью до 250 Вт, МГЛ до 70 Вт и ДНаТ до 70 Вт.

Светильники предназначены для установки на консоль диаметром 48 мм и оборудованы поворотным узлом крепления. На рис. 1.13 представлен вид железнодорожной станции, освещенной светильниками на мощных светодиодах серии XLD.

Рис. 1.13. Вид железнодорожной станции, освещенной светильниками на мощных светодиодах серии XLD

Сегодня довольно много компаний занимаются выпуском приборов уличной подсветки различного назначения, реализованных на мощных светодиодах, поэтому привести их все здесь не представляется возможным и мы разбираем лишь некоторые модели – для примера.

Модельный ряд светильников серии XLD-ДКУ04 содержит 3 модификации, отличающиеся световым потоком и потребляемой мощностью.

Консольные светодиодные светильники серии XLD-ДКУ06 по назначению примерно аналогичны рассмотренным выше XLD-ДКУ04, а серии консольных светодиодных светильников XLD-ДКУ06 и XLD-ДКУ07 устанавливаются на опоры высотой, соответственно, 8…12 и 14…16 м, имеют повышенную мощность и предназначены для освещения автомобильных дорог классов А и Б.

Приборы серии XLD-PL относятся к парковым светодиодным светильникам.

Они предназначены для создания равномерного и мягкого освещения и являются эффективной заменой светильникам с лампами ДРЛ до 250 Вт, МГЛ и ДНаТ до 150 Вт.

Популярные модели XLD-PL, XLD-PL35H отличаются световым потоком и потребляемой мощностью. Прочный алюминиевый корпус и молочный рассеиватель из оптического поликарбоната обладают высокой механической прочностью. Такой светильник не обладает слепящим эффектом.

В качестве иллюстрации к сказанному обратите внимание на табл. 1.9–1.11.

Таблица 1.9. Характеристики различных модификаций светильников серии XLD-ДКУ04

Цвет свечения:

WHC – холодный белый (-6000 °К)

WHS – естественный белый (-4500 °К)

WHW – теплый белый (-3000 °К)

Таблица 1.10. Характеристики парковых светодиодных светильников XLD-PL

Цвет свечения:

WHC – холодный белый (-6000 °К)

WHS – естественный белый (-4500 °К)

WHW – теплый белый (-3000 °К)

Таблица 1.11. Характеристики парковых светодиодных светильников модельного ряда XLD-GL3

Цвет свечения:

WHC – холодный белый (-6000 °К)

WHS – естественный белый (-4500 °К)

WHW – теплый белый (-3000 °К)

1.8. Распределение светового потока

Распределение светового потока в помещении имеет свои особенности.

Кроме характеристики силы светового потока, также следует принимать во внимание распределение этого светового потока в пространстве. Его направленность определяют углом расходимости лампы. Данная характеристика касается источников света, которые создают направленный тип излучения. Расходимость в 120° говорит о том, что сила светового потока снижается в 2 раза в направлении, которое имеет угол в 60° по отношению к оси светового пучка источника света.

Лампы, имеющие расходимость в 120°, обладают очень широкой диаграммой направленности, которая практически соответствует равнояркой площадке.

Светодиодные лампы с широким углом излучения позволяют получить более равномерное освещение помещения, но тут необходимо учесть одну тонкость, заключающуюся в высокой яркости светодиодных ламп при больших углах к излучающей плоскости, что может стать причиной дискомфорта.

Для этого необходимо обращать внимание на реализацию требований наличия защитного угла в ходе монтажа широкоугольного типа светодиодных ламп в светильники, включая и те, которые врезаются в потолок. Узконаправленного излучения лампы (от 20 до 30°) применяются для создания акцентов в интерьере, в частности при оформлении дизайна потолка, но в целом они малопригодны для обычного освещения.

Существуют регламентированные требования не только по световому потоку в жилых помещениях, но и к высоте подвеса светильников.

1.9. Практический расчет освещения в жилом помещении

На простом примере из практической деятельности произведем расчет освещения на участке регулировки аппаратуры со светодиодными лампами в светильниках.

Размеры помещения: длина А = 15 м; ширина В = 10 м; высота Н = 4,5 м.

Потолок и стены в конкретных условиях побелены, поэтому мало загрязнены. Напряжение в основной сети U = 220 В.

Норма освещенности на рабочем месте соответствует 300 лк. Следующим шагом определяем расстояние от потолка до рабочей поверхности.

На рис. 1.14 представлена блок-схема определения высоты подвеса светильников.

Рис. 1.14. Блок-схема определения высоты подвеса светильников Расчет производится по формуле:

H_o = H – h_p,

где Н – высота помещения от пола до потолка, м; h_p – высота рабочей поверхности, м;

H_o = 4,5 – 0,8 = 3,7 (м).

Расстояние от потолка до светильника: h_c = 0,25Н_о.

h_c = 0,25x3,7 = 0,925 (м).

Возможная высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью: H_р = H – h_c.

Н_р = 3,7 – 0,925 = 2,775 (м).

Высота подвеса над полом: H_n = Н_р + h_p.

Н_п = 2,775 + 0,8 = 3,575 (м).

Для достижения наибольшей равномерности освещения принимаем отношение: L_p / Н_р = 1,4.

Расстояние между рядами светильников: L_p = 1,4Н_р.

L_p = 1,4x2,775 – 3,885 (м).

Принимаем расположение светильников в три ряда: по центральной продольной оси и вдоль стен.