Применение светодиодных светильников на дорогах с низкой интенсивностью движения уже давно стало обычным делом. А теперь светодиоды штурмуют новую вершину — дороги общегородского значения с большим потоком автомобилей. Для этого приходится решать ряд технических задач, что в последнее время удается сделать ведущим производителям. Какую выгоду даст применение светодиодных светильников там, где большая интенсивность движения?
Автомобильные дороги с асфальтобетонным покрытием, находящиеся в городской черте, российский свод правил СП52.13330.2011 делит на 3 категории (А, Б, В), каждая категория делится на 2–4 класса. Дороги относятся к тому или иному классу по нескольким критериям (число полос, расчетная скорость, значение для города, расположение относительно центра). Но основным критерием, однозначно связанным с классом дороги, является ее пропускная способность.
В зависимости от класса дороги нормируются общая яркость дорожного полотна Lср, общая неравномерность распределения яркости дорожного покрытия Lмин/Lср, продольная равномерность распределения яркости дорожного покрытия Lмин/Lмакс, средняя освещенность дорожного покрытия Eср, равномерность распределения освещенности дорожного покрытия Eмин/Eср.
Самый высокий класс дороги — A1. Это магистральные дороги и улицы общегородского значения за пределами центра города, 6–8 полос в обоих направлениях. Расчетная скорость движения по СП52.13330.2011 составляет 100 км/ч, пропускная способность — свыше 10 000 единиц транспортных средств в час. Для этого класса установлены следующие минимальные нормы: Lср = 2 кд/м2; Lмин/Lср = 0,4; Lмин/Lмакс = 0,7; Eср = 30 лк; Eмин/Eср = 0,35.
Для скоростных автомобильных дорог, вне зависимости от их класса, устанавливается норма Lср = 2 кд/м2, т.е. такая же, как и для дорог класса A1. Важно иметь в виду, что понятия «скоростная дорога» и «дорога класса A1» не тождественны. Мало того, принятое в России определение скоростных дорог не привязано к расчетной скорости или же пропускной способности. Федеральный закон РФ от 8 ноября 2007 г. № 257-ФЗ «Об автомобильных дорогах» дает следующее определение: «К скоростным автомобильным дорогам относятся автомобильные дороги, доступ на которые возможен только через транспортные развязки или регулируемые перекрестки, на проезжей части или проезжих частях которых запрещены остановки и стоянки транспортных средств и которые оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств».
Светодиоды вместо ДНаТ
Выполнение норм зависит от конкретной дороги и места установки светильника. На этапе проектирования освещения дороги закладывается необходимый запас, чтобы, при разбросе параметров дорожного полотна, обусловленных реальными условиями, тем не менее, нормы указанного свода правил соблюдались.
Но, сложившаяся практика показывает, что нормы СП52.13330.2011 для дорог класса A1 и скоростных магистралей выполняются при использовании светильников с натриевыми лампами (ДнаТ) мощностью 400 Вт. Световой поток таких светильников составляет около 28 000 лм. Соответственно, такой световой поток должны иметь и светодиодные светильники, предназначенные для скоростных магистралей.
Некоторые производители утверждают, что их светодиодные светильники, имеющие световой поток значительно меньший, чем 28 000 лм, тем не менее, эквивалентны светильникам с ДНаТ мощностью 400 Вт. В качестве обоснования указывается на то, что светодиодные светильники имеют лучший спектр, чем ДНаТ. Поэтому, якобы, можно сделать световой поток поменьше, чем у натриевого светильника, но мелкие детали будут различаться так же четко, и субъективно свет будет столь же ярким. Да, действительно, на различение мелких деталей влияет не только световой поток, но и качество спектра. Тем не менее, СП52.13330.2011 нормирует световой поток вне зависимости от качества спектра источника света, несмотря на то, что документ был принят в 2011 году, когда светодиоды уже вовсю применялись для уличного освещения. И такой подход является правильным — взаимосвязь субъективного восприятия яркости и спектра освещения еще не настолько хорошо изучена, чтобы рисковать безопасностью, идя на снижение норм по световому потоку.
Отсюда следует вывод — светодиодный светильник для дорог класса A1 и скоростных автомагистралей должен иметь световой поток не менее 28 000 лм.
Параметры Lмин/Lср, Lмин/Lмакс и Eмин/Eср определяют световой комфорт на дороге, чтобы зрение водителя не уставало от резких перепадов яркости и освещенности. Указанные параметры зависят от оптической системы светильника, высоты и шага размещения опор. Следует отметить, что комфортное освещение можно получить практически с любыми светильниками, подходящими по световому потоку, если разместить их часто и на высоких опорах. Но это будет дорогостоящим решением. Поэтому оптическая система светодиодного уличного светильника должна обеспечивать выполнение норм при установке светильников на опоры высотой 8–10 м, расположенным с шагом 40 м. Именно такие опоры используются сейчас для размещения натриевых светильников на автомагистралях.
Проблема стоимости светильника
Стоимость светодиодного светильника пропорциональна световому потоку. В связи с этим говорят о стоимости 1 лм. Высокое значение светового потока, необходимое для дорог класса A1, обуславливает высокую цену. Стоимость 1 лм для уличных светильников сейчас колеблется в среднем от 1 до 2 руб., значит, стоимость светильника со световым потоком 28 000 лм будет находиться в пределах 28 000–56 000 руб. Светильник с лампой ДнаТ 400 Вт стоит около 3000 руб., т.е. светодиодный светильники более чем в 9 раз его дороже. Для сравнения, светодиодные светильники для дорог местного значения дороже аналогичных натриевых примерно в 4 раза.
Для того, чтобы светильники окупались, есть два подхода. Первый — внедрение динамического освещения. Когда глубокой ночью по магистрали едет меньший поток машин, чем в часы пик, то в это время можно уменьшить световой поток. Допускается диммирование уличных светильников до 50%. Конечно, и светильники на ДнаТ допускают диммирование при установке соответствующего оборудования. Но именно светодиодные светильники обеспечивают при диммировании наибольшее снижение потребляемой мощности. Диммировать можно по таймеру, но более эффективным подходом является оценка плотности потока машин и подстраивание под него уровня освещенности.
«Это очень перспективная технология светодиодного освещения в плане дополнительной энергоэффективности, экономии на обслуживании и новых возможностей для управления светом» — так характеризует динамическое освещение магистралей руководитель ООО «Филипс и Оптоган» Андре Рихтер.
Другой подход заключается в снижении стоимости светильника без ущерба для его технических характеристик. И здесь перспективной является технология силиконовых линз. Дело в том, что такие линзы, благодаря своей эластичности, могут устанавливаться на платы со светодиодами без дополнительных герметизирующих прокладок. Тем самым упрощается конструкция, а значит, снижается цена. Проблема заключается лишь в том, что пока силиконовые линзы по своим оптическим свойствам подходят только для освещения дорог местного значения, но технология быстро совершенствуется.
Тем не менее, будущее в освещении магистралей с интенсивным движением все-таки принадлежит светодиодам. Как сообщил нам Андре Рихтер, «Внедрение «умных систем» приносит значительную пользу, например, они позволяют контролировать дороги, используя только одно рабочее место оператора, увеличивать пропускную способность, сокращать потребление энергии и снижать вероятность аварий.
Российское правительство запустило проект «Инновационная дорога» в Москве, Татарстане и Рязани. Как ожидается, в числе прочего проект даст толчок к развитию инноваций и светодиодных технологий в дорожном освещении. Мы рассматриваем это как прекрасную возможность для внедрения качественных решений и шанс для развития такого сложного сегмента в освещении, как светодиодные дорожные светильники».
Примеры светодиодных светильников
Одним из примеров светильника, который можно применять на дорогах класса A1 и скоростных автомагистралях, является Хайвей ОРК373 LED282 производства ООО «Филипс и Оптоган». Его световой поток составляет 28 183 лм при потребляемой мощности 309 Вт. Применение современной оптики позволяет добиться соблюдение норм по равномерности освещения при установке светильников на опоры, где ранее размещались натриевые светильники. Светильник разработан совместными усилиями специалистов голландской компании Philips и российской компании Optogan. В результате в светильнике реализованы высокие технологии известного западного производителя, но при этом продукт полностью соответствует особенностям и специфике российского рынка.
Светильник оснащен программируемым блоком питания. Причем, блок питания, как и оптический модуль, можно быстро заменить на месте, без демонтажа светильника, если возникнет необходимость в его ремонте. Кстати, светодиоды позволили создать светильник с очень малой толщиной корпуса, что само по себе красиво. А еще такой светильник из-за малой боковой площади обладает устойчивостью к действию ветра.
Российская фирма LEDEL выпускает светодиодный светильник L-Street 200. Его световой поток составляет 25272 лм, что на 10% меньше, чем у светильника с лампой ДНаТ 400. Тем не менее, эта разница сопоставима с изменением светового потока лампы ДНаТ после 2000 часов работы, поэтому можно считать, что данный светильник по световому потоку подходит для скоростных автомагистралей. Светильник выпускается в двух вариантах исполнения: Ш3 и Ш4, отличающихся кривой силы света. Вариант Ш4 подходит для освещения дорог класса A1. Потребляемая мощность составляет 270 Вт. Опционально светильник может быть подключен к беспроводной системе управления.
Уличный светодиодный светильник LL-ДКУ-02-300-0306-65Д-Магистраль производства российской компании LiderLight при потребляемой мощности 300 Вт имеет световой поток 28 000 лм. К недостаткам светильника можно отнести аскетичный дизайн. Набор функций также минимален — диммирование и возможности подключения к системе управления не предусмотрены.
Тенденции
Технические проблемы, связанные с производством уличных светильников с большим световым потоком давно уже в прошлом. Модульная структура построения современного светодиодного светильника и масштабируемость технических решений привели к тому, что светодиодные аналоги натриевых светильников мощностью 400 Вт и 250 Вт производятся при помощи одних и тех же технологических процессов.
Однако анализ российского рынка светодиодных уличных светильников показывает, что большинство моделей, представленных на нем, являются аналогами светильников с лампами ДНаТ мощностью 150 или 250 Вт. Светодиодные аналоги светильников с ДНаТ 400 Вт пока распространены мало. Их широкое распространение станет возможным при появлении на рынке комплексных решений, дающих клиентам значительный выигрыш по энергопотреблению.
Алексей Васильев
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 3 (51), 2013
