Освещение

Светильники, не тускнеющие от времени

9 апреля 2019 г. в 09:29

Светодиоды, как и многие другие виды источников света, в процессе эксплуатации подвержены снижению светового потока. То есть при той же подаваемой на них электрической мощности они постепенно дают все меньше и меньше света. На бытовом уровне это называется «фонарь стал как-то тускло светить». В то же время есть способы сделать световой поток стабильным во времени. Зачем это нужно и как реализуется, пойдет речь в статье.

При традиционном подходе к расчету освещения в проект изначально закладываются поправочные коэффициенты, учитывающие старение источника света. То есть освещенность поверхностей выбирается на старте работы светильников (или ламп, установленных в них) с запасом такой, чтобы по завершении срока службы светильников (ламп) она не оказалась ниже минимально допустимого значения. Но у такого подхода есть как минимум два недостатка. Во-первых, на начальном этапе работы светильник потребляет излишнюю мощность, обеспечивая запас по световому потоку. Во-вторых, бывают случаи, когда освещенность должна быть ограничена не только снизу, но и сверху, так как яркие блики создают проблемы. Это могут быть высокоточные производства и даже самый обыкновенный офис, если в нем постоянно работают как с бумагами, так и за компьютером. С одной стороны, освещенность должна быть достаточной, чтобы без зрительного напряжения читать тексты на листе бумаги. С другой стороны, слишком большая освещенность мешает работе с компьютером.

Измеритель уровня освещенности

Идея автоматически компенсировать снижение светового потока при старении источника света изначально возникла применительно к металлогалогенным лампам (МГЛ). Первый патент, в котором описывается принцип автоматической компенсации снижения светового потока, датируется 2005 годом [1]. Но для МГЛ возникли проблемы с прогнозированием снижения светоотдачи, так как она зависит не только от времени, но и от количества включений. Кроме этого, сложной задачей является и диммирование МГЛ для регулировки светового потока. В результате система компенсации снижения светового потока применительно к МГЛ себя не окупает.

Но всего через несколько лет было начато широкое применение светодиодов для освещения. Старение светодиодов определяется в основном временем, которое они проработали, и практически не зависит от количества их включений. Реализация диммирования для светодиодов намного проще, чем для МГЛ. Поэтому в 2009 году Philips и несколько других ведущих светотехнических компаний начали исследования по созданию систем автоматической компенсации уменьшения светового потока применительно к светодиодам. И эти исследования привели к созданию реально работающей системы.

Система CLO

При правильном монтаже и эксплуатации световой поток светодиодов снижается плавно. Прекращение свечения (то, что на бытовом уровне называем «перегорание») должно происходить уже после того, как световой поток значительно уменьшился. Вот почему окончанием срока службы светодиодов принято считать уменьшение светового потока ниже заданного уровня при постоянной подводимой мощности.

Срок службы светодиода до уровня светового потока X процентов от номинального значения принято обозначать как LX. Например, L50 — срок службы до достижения уровня светового потока, равного 50% от номинального. Единого стандарта, определяющего порог, в мире не существует. Но, как правило, для бытовых применений берут L70, а для промышленного и офисного освещения — L80.

Интеллектуальный драйвер с поддержкой функции CLO
Интеллектуальный драйвер с поддержкой функции CLO

Процесс деградации светодиодов хорошо изучен, для них построены математические модели. Скорость деградации зависит от температуры p-n перехода в светодиоде. Поскольку испытывать новую модель светодиода на протяжении десятков тысяч часов невозможно (за такой длительный период она просто морально устареет), применяют испытания в течение 6000 часов при повышенной температуре. На основании данных для повышенной температуры потом по специальной формуле вычисляют срок службы светодиода при комнатной температуре либо при условиях эксплуатации, для которых он специально разрабатывался.

В офисных и производственных помещениях, как правило, поддерживается комфортная для человека температура от +17 до +25°C. Для светильника, предназначенного для внутреннего освещения, зная тепловое сопротивление теплоотвода, можно вычислить температуру p-n перехода. Соответственно, есть возможность с достаточно высокой точностью спрогнозировать падение светового потока. Зависимость, обратная падению светового потока, записывается в память контроллера, встроенного в светильник. Повышение мощности, подводимой к светодиоду, на протяжении всего его срока службы компенсирует уменьшение светоотдачи во времени.

Система, основанная на изначально заданном графике снижения освещенности, получила название Constant Light Output (сокращенно — CLO), что переводится на русский язык как «постоянное значение светового потока». На практике она реализуется, как правило, в «интеллектуальных» драйверах с поддержкой интерфейса DALI. Такие драйвера имеют встроенный микроконтроллер, куда записывается программа автоматической коррекции мощности, подводимой к светодиодам. При этом, для упрощения реализации, регулировка осуществляется не плавно, а ступенями, предусмотрено 16 градаций.

График
График, упрощенно показывающий, каким образом система CLO экономит электроэнергию.
Источник: LEDVANCE

Мощность, потребляемая светодиодным светильником, прямо пропорциональна световому потоку. Для того, чтобы освещенность в помещении к окончанию срока службы по L80 была не ниже заданного значения, приходится вносить коэффициент запаса 1,25, чтобы снижение светоотдачи было компенсировано. Увеличение потребляемой мощности на 25% против расчетного значения в обычном светильнике будет иметь место на протяжении всего срока его эксплуатации. При наличии функции CLO светильник в начале эксплуатации будет иметь потребляемую мощность на уровне расчетной, а вот к концу эксплуатации она постепенно увеличится на 25%.

Естественно, при этом будет возрастать тепловыделение, что учитывается при проектировании теплоотвода.

Экономия электроэнергии за весь срок службы светильника за счет применения системы CLO оценивается в 10–15%

Следует иметь в виду, что CLO не увеличивает реальный срок службы светильника. Дело в том, что по окончании периода L80 деградация светодиодов становится непредсказуемой, и они могут просто перестать работать в любой момент. Кроме этого, увеличение срока службы свыше L80 (типичное значение которого лежит в пределах от 30 000 до 50 000 часов) не имеет смысла, поскольку массово выпускаемые драйвера так долго работать не способны. Вот почему для оценки срока службы светильников с функцией CLO введен специальный показатель L100, обозначающий промежуток времени, в течение которого светильник может поддерживать стабильное значение светового потока. По окончании периода L100 у светильника с CLO начнется снижение светового потока, которое, как уже отмечалось, будет носить непредсказуемый характер. Некоторые модели светильников по завершении указанного временного промежутка подают сигнал службе эксплуатации о необходимости их замены.

Функция CLO есть в светильниках таких производителей, КАК SIGNIFY (бывшая PHILIPS LIGHTING), LEDVANCE (бывшее подразделение OSRAM), XAL, FAGERHULT, CREE и некоторых других

Длительность L100 для светильника не обязательно должна равняться длительности L80 для светодиодов. Некоторые производители осуществляют компенсацию падения светового потока в течение периода времени L85 или даже на еще более коротком промежутке, который соответствует уже моральному, а не физическому старению светильника.

CLO 2.0 для уличного освещения

Применение CLO в уличном освещении также дает заметную экономию электроэнергии. Но прогнозирование процесса деградации светодиодов, установленных в уличном светильнике, дает большую погрешность из-за изменения температуры и других климатических условий.

В связи с этим компания OSRAM Lighting Solutions запатентовала и начала продвигать на рынок в 2017 году новую технологию CLO 2.0. Ее суть заключается в том, что на светильнике устанавливаются датчики температуры окружающей среды, скорости ветра, дождя. Кроме этого, измеряется температура компонентов внутри светильника, а также ведется учет моментов, когда светильник переводился в режим пониженного светового потока. На основании всех этих данных появляется возможным более точно прогнозировать снижение светового потока, причем не только светодиодов, но и светильника в целом.

По сравнению с обычной CLO, новая версия системы позволяет добиться снижения энергопотребления еще на 6%. Кроме этого, появляется возможность более точно прогнозировать отказы всего светильника и осуществлять его дистанционную диагностику по большему числу параметров, чем раньше. На момент написания статьи CLO 2.0 поддерживалась как минимум в двух моделях светильников OSRAM Lighting Solutions. Об использовании CLO 2.0 в продукции других производителей пока ничего не известно.

BLO – система с обратной связью

Следующим этапом развития систем компенсации снижения светового потока является введение в систему обратной связи [2]. Такая система получила название Balanced Light Output (сокращенно — BLO), что переводится как: «Рядом со светодиодами размещается фотоэлемент, измеряющий световой поток». При снижении уровня светового потока драйверу отдается команда по-высить электрическую мощность, подводимую к светодиодам.

Для упрощения установки светильника с BLO датчик светового потока размещается внутри корпуса светильника. При этом он не может учесть такие факторы, как загрязнение, а также снижение коэффициента пропускания плафона светильника. Эти факторы отслеживаются при помощи другого датчика, представляющего собой инфракрасный светодиод и фотодиод. По коэффициенту отражения инфракрасного излучения от плафона определяются степень его старения и загрязненность, на основании чего вносится корректировка в уровень светового потока светодиодов.

На момент написания статьи система BLO существовала только в виде опытных образцов. Тем не менее ее можно считать весьма перспективной для светильников, установленных в труднодоступных местах, поскольку не только снижается энергопотребление, но и увеличивается интервал обслуживания.

CLO в России

На выставке Interlight – 2018 в Москве огромный интерес у специалистов вызвал светильник для заводских цехов LEDVANCE HB DALI CLO. Как и следует из его названия, он поддерживает функцию CLO. Это знаменательное событие, поскольку раньше «гранды» мировой светотехники не были замечены в продвижении CLO на российском рынке. Да и отечественный рынок пока не жаждет «немеркнущих» светильников, на что есть как минимум три причины.

LEDVANCE Interlight 2018
Светильник с функцией CLO среди всей экспозиции LEDVANCE на выставке
Interlight — 2018 вызвал наибольший интерес среди специалистов

Во-первых, светильники с CLO производятся исключительно за рубежом, а если организовать их выпуск в России, то будет велика доля импортных комплектующих, что скажется на цене. В странах Евросоюза массовое внедрение CLO было начато в 2015 году. В России годом ранее резко уменьшился курс рубля, при этом, несмотря на рост тарифов на электроэнергию, в долларовом исчислении они пока не достигли докризисного уровня. В итоге применение дорогостоящих импортных комплектующих может в краткосрочной перспективе не окупиться за счет 15% экономии электроэнергии.

Во-вторых, выигрыш от применения CLO базируется на снижении коэффициентов запаса при проектировании. Во всем мире существуют рекомендуемые значения коэффициентов запаса, и здесь нормативная база отстает от развития технологий не только в России. Но в странах с развитым рынком светотехнических услуг предприятие, желающее улучшить качество освещения в своих цехах, просто обращается в фирму, которая подбирает и устанавливает нужные светильники, а потом осуществляет их эксплуатацию. При этом в договоре между заказчиком и исполнителем прописываются только параметры освещения, за которые исполнитель несет ответственность. А какие для достижения поставленных целей использовались коэффициенты запаса по световому потоку — внутреннее дело исполнителя. В России же чаще всего сначала закупают светильники, другая компания под них делает проект, и совсем другие люди потом занимаются их эксплуатацией. При возникновении несостыковок споры между участниками процесса решаются на основе официально утвержденных норм. И если вы использовали в проекте коэффициент запаса меньше рекомендуемого, то ставите себя в уязвимое положение.

В-третьих, система CLO дает выигрыш в энерго-потреблении на протяжении определенного промежутка времени, порядка пяти лет. В России такой горизонт планирования могут себе позволить очень немногие компании.

Введение в России обязательной аттестации рабочих мест может стимулировать спрос на светильники с функцией CLO

Тем не менее можно ожидать, что CLO будет внедряться в России и, как это было с многими новшествами, начиная с картошки, преимущественно административными методами. В 2018 году аттестация рабочих мест на предмет охраны труда стала в России обязательной. Параллельно с этим Роспотребнадзор активизировал свои усилия по проверке охраны труда в офисах и на заводах. Система CLO позволяет на протяжении более пяти лет не заботиться о соответствии освещения санитарным нормам, если, конечно, освещение изначально было правильно спроектировано.

Другим моментом, который может стимулировать внедрение CLO в России, является большое внимание, которое стало уделяться социальной ответственности бизнеса. Использование светильников CLO является хорошим поводом, чтобы заявить о себе как о социально ответственной компании. Ведь благодаря им и электроэнергия экономится, и условия труда значительно улучшаются. Экологи и профсоюзные лидеры, не говоря уже о сотрудниках компании, будут довольны.

Литература:

  1. Патент США US8390211B2 «Constant lumen output system».
  2. Matei S. Method and Circuit to Maintain Constant Light Output for LED Luminaires // LED Professional, N 66, June 2018.

#освещение #LED #ConstantLightOutput

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Компания LEDVANCE — лидер в области общего и профессионального освещение с более чем 100-летней историей. LEDVANCE вышла на светотехнический рынок в 2016 году, отделившись от основной компании в области освещения OSRAM. За 8 лет LEDVANCE разработала широкий ассортимент светодиодных светильников и ламп для различных сфер применения, получила множество наград за современные решения и стала одним из ведущих игроков на мировом рынке освещения.
Васильев Алексей Владимирович
Все новости и публикации пользователя Васильев Алексей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Светодиодные светильники уличного освещения

Светодиодные светильники — это универсальный источник освещения, который отличается повышенным сроком работы. Относительно высокая стоимость таких светильников окупается за счет экономии энергоресурсов уменьшения затрат обслуживание приборов освещения. Выдерживают высокие перепады температур, срок службы составляет 80 000 и более часов. Корпус уличных светодиодных светильников выполняется из алюминия или из алюминиевого сплава, позволяющего эффективно отводить тепло от светодиодов и не допускать их перегрев. Торцевые крышки отдельных моделей — из ударопрочного пластика, стойкого к атмосферным воздействиям. Защитное стекло отсутствует или выполняется из светостабилизированного прозрачного монолитного поликарбоната. Применяются два типа рассеивателя: прозрачное стекло и рассеивающая линза, которые не искажают световой поток. Климатическое исполнение светодиодных светильников — У1 (эксплуатация в умеренных климатических зонах, на открытом воздухе при температурах -45°…+40° с воздействием любых атмосферных факторов) или УХЛ1 (эксплуатация в умеренных и холодных климатических зонах, на открытом воздухе при температурах -60°…+40° с воздействием любых атмосферных факторов). Размеры светильников варьируются по длине, высоте и глубине в зависимости от выбранной модели.
Устюжанина Мария · Точка опоры · 17 июня · Россия · Свердловская обл
Светодиодные светильники уличного освещения

ПРОДАМ: Лампы накаливания Osram

Лампы накаливания имеют огромный спектр применения, что делает их незаменимыми, как в бытовых условиях, так и для организации эффективного и энергосберегающего коммерческого освещения. Наш магазин предлагает качественную продукцию, которую вы сможете заказать на сайте и купить, не затрачивая лишнего времени. Лампочки накаливания – простейший источник освещения, который используется с момента изобретения электричества, но на протяжении многих десятков лет они не становятся менее популярными. Продажа ламп от производителя – наша основная деятельность, поэтому мы сможем предложить вам лучшие модели, отличающиеся друг от друга, как по конструкции, так и по функциональности. Лампы накаливания для дома и офиса Главное преимущество ламп накаливания – доступная цена, которая в разы отличается от более современных источников освещения. Купить эту осветительную продукцию может каждый человек. Кроме того, такие лампы имеют и ряд других преимуществ: — компактные размеры; — простота в эксплуатации; — работа в условиях разного напряжения тока; — нетоксичность; — бесшумны; — устойчивость к конденсату. Это самый распространенный вариант организации освещения для дома. Лампочки накаливания легко заменяются, а их срок службы, благодаря современным технологиям, более длителен, чем у аналогов-предшественников. Кроме того, лампочки накаливания эффективно используются, как элемент освещения для офиса, создания рекламных конструкций, в световом дизайне. Продажа лампочек накаливания по цене производителя В нашем каталоге представлено несколько десятков позиций от производителя. Вся продукция прошла контроль качества и имеет гарантированный срок службы. Огромный ассортимент позволяет выбрать оптимальную модель в форме исполнения: — классический шар; — груша; — свеча; — свеча на ветру. При помощи правильно выбранного освещения можно создать для дома особую атмосферу комфорта с «теплым» или «нейтральным» излучением, а для...
Отдел продаж · LEDVANCE · 19 июня · Россия · Смоленская обл
Лампы накаливания Osram

ПРОДАМ: Уличные светодиодные светильники

Уличные светильники являются неотъемлемой частью любых благоустроенных территорий. Они обеспечивают достаточный уровень видимости в темное время суток, поддерживая безопасность и комфорт. Освещение используется в разных условиях, в том числе возле частных и многоуровневых зданий, общественных, коммерческих объектов, парков, дорог и так далее. Компания Техсветпром предлагает уличные светодиодные светильники в широком ассортименте, что позволит найти решение, соответствующее требованиям по мощности, безопасности, эстетичности, форме и другим параметрам. Поможем подобрать уличные светодиодные светильники под Ваши потребности — просто оставьте заявку на нашу почту Продукция для улицы в значительной мере отличается от аналогичных ламп, но предназначенных для монтажа внутри помещений. Поэтому тут рекомендуется рассматривать специализированные модели. Подобрать удачный вариант достаточно проблематично, поскольку приходится учитывать нюансы использования, размер бюджета, погодные условия. Основное назначение оборудования в освещении территории, поэтому главное, чтобы выбранного фонаря или светильника было достаточно для освещения имеющейся площади при полном отсутствии дневного света.
Рыбакова Алина · ТЕХСВЕТПРОМ · 17 июня · Россия · Челябинская обл
Уличные светодиодные светильники

ПРОДАМ: Светодиодные лампы общего назначения Е14 и Е27

Светодиодные лампы — это источники света будущего, которые вы можете купить уже сегодня. Основные преимущества светодиодных ламп — это самое низкое энергопотребление и долгий срок службы до 50 000 часов. Не забудем и про повышенную экологичность LED-ламп — этот революционный источник света не содержит ртути, а потому является абсолютно безопасным. Светодиодные лампы е27 и е14 мощностью от 10 до 13,5 ватт обладают наилучшими характеристиками светового потока. Светодиодные лампы — это экономичная и практичная замена ламп накаливания, галогенных ламп и компактных люминесцентных ламп; Led лампы - это высокие показатели светового потока, класс энергосбережения А; экономия электроэнергии до 90%; декоративная форма; отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения; срок службы ламп до 50 000 часов. Купить качественные недорогие светодиодные лампы можно уже сегодня. Звоните! Заказывайте! Экономьте!
Бабкин Евгений · Релайт Групп · 21 июня · Россия · г Москва
Светодиодные лампы общего назначения Е14 и Е27

ПРОДАМ: Диммируемые светодиодные лампы

Диммируемые светодиодные лампы идеально подходят для внутреннего и наружного освещения, позволяя настроить необходимый именно Вам уровень светового потока. По виду диммируемая лампа ничем не отличаются от обычной. Усовершенствование коснулось внутреннего питающего устройства светодиодной лампы. При помощи диммера можно регулировать световой поток ламп. Диммируемые светодиодные лампы примерно на 20-30% дороже аналогичных без функции диммирования. Однако, расширенные технические возможности позволяющие создавать новые системы освещения (возможностью регулировки яркости светового потока от 10 до 100%) оправдывают высокую стоимость. Включение и выключение ламп допускается на любом уровне.
Бабкин Евгений · Релайт Групп · 21 июня · Россия · г Москва
Диммируемые светодиодные лампы
ООО «Копос Электро» — представительство чешской корпорации KOPOS KOLIN а.s. в Российской Федерации. Основным видом производства компании является электромонтажные изделия для кабельных систем. Количество изделий в серийных линейках продукции бренда KOPOS превышает 8 тысяч наименований.