Переход от традиционного к светодиодному освещению может быть выполнен одним из двух способов. Первый подразумевает замену источника света, то есть лампы, в осветительном приборе. Второй предполагает полную замену светильника или прожектора на светодиодное устройство. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки, какой из них предпочтителен для тех или иных применений, будет рассказано в статье.
На протяжении многих десятилетий существовало представление о том, что есть некое относительно дорогостоящее устройство — светильник — в котором есть недорогая сменная часть — лампа. Как правило, срок службы лампы был в несколько раз меньше срока службы светильника, но при этом замена лампы обычно не требовала привлечения квалифицированного персонала — с этим мог справиться сам пользователь, не используя какой-либо инструмент. И, самое главное, в эту концепцию уже была заложена возможность модернизации. Замена лампы на другую, более совершенную, позволяет увеличить световой поток и снизить потребляемую мощность, а также, в ряде случаев, увеличить интервал между заменой ламп. Так, в начале XX века лампы накаливания с прессованной нитью меняли на более совершенные лампы с нитью из вольфрамовой проволоки. В не столь давние времена лампы накаливания меняли на галогенные и компактные люминесцентные лампы.
Osram LED Superstar Classic A — пример светодиодного ретрофита для цоколя E27
При переходе на светодиодное освещение можно использовать тот же подход, а именно, заменить традиционный источник света на так называемый ретрофит — светодиодную лампу, совместимую с ним по размерам, типу разъема, кривой силы света (КСС) и параметрам электропитания. В этом случае не требуется заменять светильники на другие.
Ретрофитом называют светодиодные лампы, предназначенные для установки вместо традиционных (например, накаливания, галогенных, люминесцентных и т.п.) без переделки осветительных приборов. Термин происходит от английского retrofit, где retro — это «ретро», здесь понятно и без перевода, а fit — в данном контексте переводится как «подходящий». Еще до внедрения светодиодного освещения в электротехнике ретрофитом называлось оборудование комплектных распределительных устройств (КРУ), предназначенное для установки в ячейки вместо ранее использовавшихся морально и физически устаревших узлов.
Замена ламп против замены светильников
Важнейшим преимуществом модернизации освещения с использованием ретрофитов является то, что сохраняются уже существующие осветительные приборы. При этом не требуется приобретать новые светильники или прожектора, также нет и затрат на демонтаж и последующий монтаж оборудования.
Альтернативой ретрофитам могут стать светодиодные светильники, построенные по модульному принципу. Например, для ремонта светильника WaveEcoLEDпроизводства компании «Световые технологии» в нем достаточно заменить неисправный модуль.
Имеет значение и простота обслуживания. Многих потребителей пугает в светодиодных светильниках то обстоятельство, что в них невозможно заменить «перегоревшие» светодиоды. А здесь все просто и понятно — достаточно заменить лампу. И это не просто фобия — многие модели светодиодных светильников действительно имеют неремонтопригодную конструкцию.
Ретрофиты позволяют «осовременить» светильники с редким дизайном. Далеко не каждая люстра имеет светодиодный аналог. Поэтому в ряде случаев использованию ретрофитов просто нет альтернативы.
Тем не менее, замена ламп в светильнике на светодиодные, а не всего светильника полностью, имеет и свои отрицательные стороны. Начнем с того, что при этом нерационально используется световой поток светодиодов. Для примера возьмем типичный светильник бра с цоколем E27 или E14. Поскольку он изначально рассчитан на использование лампы накаливания, дающей ненаправленный свет, то в светильнике предусмотрена оптическая система, направляющая свет в определенную сторону. КПД этой системы составляет в среднем 70%. Светодиод является источником света, излучение которого направлено только в одну сторону. Для обеспечения совместимости по КСС с лампой накаливания в ретрофите используется оптическая система, делающая свет от источника практически ненаправленным. КПД такой оптической системы не превышает 70%. Итого, мы получаем общий КПД светильника и оптической системы ретрофита менее 50%. В то же время, если используется бра, изначально спроектированное на основе светодиодов, то КПД оптической системы такого светильника составит около 85%. Поэтому, если предположить, что в ретрофит и светодиодное бра имеют равную потребляемую мощность, в них используются светодиоды с одинаковой светоотдачей и блоки питания с одинаковым КПД, то светодиодное бра будет давать световой поток более чем в 1,7 раза больше, чем бра с ретрофитом. Следует отметить, что такая проблема не наблюдается в ретрофитах, являющихся аналогами рефлекторных ламп. Это связано с тем, что рефлекторные лампы, как и светодиоды, дают свет только в одну сторону.
Другой проблемой является размещение блока питания (драйвера) непосредственно в корпусе ретрофита, питающегося от сети напрямую. При этом размеры блока питания ограничены существующим формфактором источника света, определенным еще в досветодиодную эпоху. Это принуждает разработчиков использовать упрощенные схемотехнические решения, применять миниатюрные компоненты с относительно низким напряжением пробоя. В итоге получается блок питания с низким КПД, низким коэффициентом мощности и плохой устойчивостью к броскам напряжения в сети. Кроме этого, ограничения, накладываемые на драйвер ретрофита, в свою очередь, ограничивают его мощность, а, значит, и световой поток лампы. В светодиодном светильнике блок питания имеет большие размеры, что позволяет добиться более высоких технических характеристик.
Лампа-ретрофит MR16 производства Cree, в которой оптимальный режим работы светодиодов устанавливает встроенный микрокомпьютер.
В ретрофитах с напряжением питания 12 В (лампы AR111, MR16 и некоторые другие) такой проблемы практически нет, так как в них встроены лишь простейшие драйверы, стабилизирующие режим работы светодиодов по току. Электронные компоненты, работающие при высоком напряжении, размещены в отдельном блоке питания за пределами корпуса ретрофита, что позволяет повысить надежность до уровня, достигаемого при полной замене светильников.
Строго определенные размеры ретрофитов ухудшают возможности для теплоотвода, что также ограничивает световой поток. Но в последнее время, с появлением светодиодов, способных нормально работать при температуре перехода +85 – +100 градусов C, появилась возможность увеличить мощность ретрофитов, не увеличивая их размеры. Компания Cree предложила и еще один способ повышения эффективности — в ретрофит встраивается микрокомпьютер, обеспечивающий оптимальный режим работы светодиодов в зависимости от внешних условий. Это также позволяет повысить световой поток ретрофитов.
Проблемы совместимости
Выбор и установка ретрофитов не столь просты, как это кажется. Начнем с того, что для точной замены потребителю требуется знание того, что такое световой поток и как он измеряется. Потому что рекомендации типа «заменяет лампу накаливания такой-то мощности» на упаковке не всегда соответствуют действительности. Единого стандарта, дающего однозначное соответствие по взаимозаменяемым параметрам традиционных и светодиодных источников света, не существует. Значит, нужно найти документацию на ретрофит, узнать из нее значение светового потока (на упаковке оно часто не указано) и проверить, чтобы по этому параметру ретрофит соответствовал ранее использовавшемуся источнику света.
Размеры ретрофитов не всегда соответствуют размерам традиционных ламп, так что придется еще и поломать голову над тем, войдет ли колба ретрофита в светильник. Для некоторых видов светильников (например, хрустальных люстр) важно, чтобы имитировалась нить накаливания, для этого тоже придется подобрать определенную модель светодиодной лампы.
Существующие трансформаторы для низковольтных галогенных ламп при установке ретрофитов в большинстве случаев подлежат замене на специализированные блоки питания.
При установке светодиодных ламп T8 в светильники для люминесцентных ламп нередко требуется внесение изменений в конструкцию светильника: удаление дросселя и компенсирующего конденсатора, подключение проводов питания напрямую к цоколям. Правда, в последнее время стали появляться светодиодные лампы T8, которые могут устанавливаться в светильники с электромагнитным ПРА без какой-либо переделки, достаточно лишь наряду с лампой установить специальный стартер. Известны и лампы, которые могут устанавливаться в светильники с некоторыми моделями электронных ПРА без их переделки.
Большой проблемой для ретрофитов является диммирование. Возможность диммирования реализована лишь в небольшом числе моделей, не все диммеры могут работать со светодиодными лампами. При этом ретрофит можно диммировать до уровня 15 – 30%, в то же время светодиодные светильники диммируются до уровня 5%. Такие компании как Philips, Kanlux и некоторые другие выпускают ретрофиты со встроенным диммером, управляемым беспроводным способом. Для таких ламп возможна глубина диммирования, как у светодиодного светильника.
Экономическая сторона вопроса
Для массовых моделей осветительных приборов технического и промышленного освещения при равном световом потоке стоимость светодиодного светильника зачастую не превышает стоимости комплекта ретрофитов. Например, комплект светодиодных ламп T8 для замены люминесцентных ламп в светильнике 4x18 Вт для потолков «Армстронг», с сохранением прежнего светового потока, стоит в розницу примерно 3000-4000 руб. В то же время, светодиодный светильник, который идентичен люминесцентному по световому потоку, можно купить в розницу за 2000-3000 руб. (данные на декабрь 2013 г.) Поэтому использование светодиодных светильников для данного сегмента рынка обычно выгоднее, чем замена ламп на ретрофиты. Тем не менее, учтите, что самые дешевые светодиодные светильники неремонтопригодны. Поэтому следует выбирать те недорогие светильники, которые имеют гарантийный срок не менее 2 лет (внимательно ознакомясь с условиями гарантии), за которые светильник в условиях офиса или заводского цеха успеет себя окупить и даже принести прибыль. Или же приобретать светильники с высокой степенью ремонтопригодности, в которых можно заменить практически любые узлы. Но такие светильники стоят уже дороже 4000 руб., т.е. больше, чем комплект ретрофитов.
Светодиодные люстры классического дизайна пока являются редкостью, они обычно стоят 100000-200000 и более руб.
Совсем другая ситуация складывается в интерьерном освещении, особенно в быту. Светодиодные светильники для интерьерного освещения выпускаются пока небольшими тиражами, что обуславливает их высокую стоимость. Из-за этого применение ретрофитов оказывается выгоднее замены светильника.
Экономия от замены 60 Вт ламп накаливания на светодиодные ретрофиты.
Источник: Philips
Наибольшую выгоду принесет использование ретрофитов вместо самых распространенных в России ламп накаливания мощностью 60 Вт. Благодаря использованию современных технологий при массовом производстве возможно снижение розничной цены на такие лампы до 300 руб. При этом время работы составляет 15000 часов, что для использования в быту означает срок службы около 15 лет. Согласно исследованиям компании Philips, срок окупаемости таких ретрофитов в российских условиях составит от 7 до 16 месяцев, в зависимости от региона. Для сравнения, срок окупаемости светодиодного светильника в бытовых условиях можно оценить величиной более 3 лет.
Перспективы
Применительно к промышленному и техническому освещению использование ретрофитов является переходной технологией. Увеличение гарантийных сроков на светильники, развитие сетей фирменных сервис-центров у ведущих производителей, а также широкое внедрение модульного принципа построения светильников, обеспечивающего простоту ремонта, постепенно сделает замену светильников целиком главным направлением модернизации освещения. Для профессиональных применений в перспективе продолжат использоваться и рефлекторные лампы с низковольтным питанием.
В интерьерном освещении, особенно в быту, ретрофиты будут править бал еще долгие годы. Их развитие продолжится как в направлении повышения технических характеристик, так и в направлении добавления дополнительных функций. Например, уже сейчас существуют ретрофиты, цвет свечения которых можно менять с пульта дистанционного управления или мобильного устройства.
Алексей Васильев
