Совсем недавно термин «биодинамическое освещение» был знаком только специалистам. Но теперь системы освещения, цветовая температура которых меняется в соответствии с биологическими ритмами человека, можно встретить во многих домах и офисах. А пару лет назад эта технология стала совсем уже близка к широким народным массам — ее внедрили в новых отечественных поездах «Москва», которые эксплуатируются в московском метрополитене.
Реализация биодинамического освещения, конечно, немного посложнее, чем монтаж обычного светильника. Тем не менее, современное оборудование, выпускаемое ведущими брендами, например, Arlight, позволяет реализовать данную концепцию усилиями обычного электрика, знакомого с основами автоматизации. Мало того, смонтировать и настроить биодинамическое освещение может даже домашний мастер, имеющий опыт установки разного рода электрооборудования.
Принцип работы биодинамического освещения
Жизнедеятельность человека протекает в определенных ритмах. В дневное время, особенно в утренние часы, в организме вырабатывается гормон кортизол, который стимулирует нас к бодрствованию. А в ночное время уровень кортизола в крови снижается, зато возрастает количество другого гормона — мелатонина. Выработка указанных гормонов подчиняется так называемым циркадным ритмам. Слово «циркадный» переводится с латыни как «почти суточный». Если человека поместить, например, в пещеру, куда не поступают солнечные лучи, он какое-то время будет жить примерно в том же ритме, что и люди на поверхности, но потом отклонение от суточного цикла накопится и постепенно день и ночь поменяются местами.
Научные исследования показали, что точная подстройка «внутренних часов» человека осуществляется организмом по спектру солнечного излучения. Примерно в полдень уровень синей составляющей в спектре солнца максимален, а ближе к вечеру он снижается.
На бытовом уровне мы называем оттенки белого, более богатые красной и оранжевой составляющими, «теплыми». Если высок уровень синей составляющей, то «холодными». А если свет больше похож на естественный в середине дня, говорят о «нейтральном» оттенке.
В светотехнике для обозначения оттенков белого применяют понятие цветовой температуры, причем принят обратный порядок — чем выше цветовая температура, тем «холоднее» оттенок. «Теплый» — около 2700 K, «нейтральный» — около 4000 K, «холодный» — около 6500 K.
Тем не менее, постоянная цветовая температура не соответствует биологическим ритмам человека. Она поддерживает примерно одинаковый уровень возбуждения его нервной системы. Поэтому утром ему приходится тратить много сил и времени, чтобы «войти в ритм», а вечером приходится долго настраиваться на отдых. Можно создать систему освещения, цветовую температуру которой пользователь будет регулировать вручную. Но тогда ему придется отвлекаться на управление цветовой температурой как минимум ежечасно. Понятно, что это тоже не очень комфортное решение.
Суть биодинамического освещения заключается в том, что параметры искусственного света (цветовая температура и интенсивность) автоматически меняются во времени по определенному алгоритму с целью управления биологическими ритмами человека. Скажем, утром оттенок свечения будет холодным, чтобы взбодрить человека, а вечером — теплым для того, чтобы он мог расслабиться. Причем алгоритм, по которому работает такая система, не обязательно должен повторять изменение параметров естественного освещения. Ведь период бодрствования современного человека в общем случае не совпадает со светлым временем суток. При задании алгоритма изменения параметров освещения во главу угла ставится комфорт.
Кстати, за рубежом распространено английское название биодинамического освещения — Human Centric Light (HCL), то есть освещение, параметры которого четко ориентируются на особенности человека.
Биодинамическое освещение было известно еще до эпохи массового применения светодиодов. Его можно реализовать даже на люминесцентных трубках. Но до недавнего времени такое освещение встречалось лишь в кабинетах топ-менеджеров крупнейших корпораций, да в элитном жилье. И только пару лет назад был поставлен вопрос о массовом применении биодинамического освещения. Упоминавшийся уже поезд метро — лишь одно из проявлений данной тенденции.
Основные элементы системы биодинамического освещения
Управление оттенком свечения в HCL-системах осуществляется следующим образом. В осветительном приборе расположены две группы светодиодов теплого (цветовая температура около 2700 K) и холодного (цветовая температура около 6500 K) свечения. Эти группы диммируются независимо друг от друга по определенному алгоритму, излучения с разной цветовой температурой суммируются, в результате получается нужный спектр.
Поэтому для реализации биодинамического освещения требуется как минимум следующие четыре элемента:
- Контроллер.
Реализует алгоритм изменения параметров освещения в зависимости от времени суток, даты, географической локации. Может быть как физическим устройством, так и виртуальным (облачный сервис). - Интерфейс.
Должен обеспечить передачу от контроллера к диммеру информации о параметрах освещения. Обычно информация передается по двум каналам (световой поток теплого/световой поток холодного или световой поток/цветовая температура). - Диммер на два канала.
Обеспечивает изменение светового потока по двум группам светодиодов. Как правило, диммер работает по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частотах от 1 до 1,5 кГц, благодаря чему мерцания не заметны нашему зрению. - Осветительный прибор.
Для широкого внедрения систем биодинамического освещения оптимальным вариантом по соотношению цена/качество являются светодиодные ленты.
Светодиодные ленты Arlight MIX
Задача смешения излучения от двух групп светодиодов не такая простая на самом деле. Например, применяют всевозможные рассеиватели, на которых теряется до 30 % светового потока. Другой подход — использование большого числа маломощных светодиодов, излучение от которых смешивается без рассеивателей. Он характерен, в частности, для светодиодных лент.
Для реализации систем биодинамического освещения отлично подойдут светодиодные ленты серии Arlight MIX. Во-первых, они изначально подходят для общего освещения. Во-вторых, в ассортименте имеются модели с напряжением питания 24 В, что позволяет избежать заметной на глаз неравномерности освещения от начала до конца ленты. В-третьих, Arlight выпускает не только ленты, но и другое оборудование для реализации биодинамического освещения, что снимает возможные проблемы с совместимостью.
Удельная мощность светодиодных лент серии Arlight MIX составляет от 9,6 до 25 Вт/м.
Предлагаются ленты со степенью защиты IP 65, выдерживающие поток воды не под давлением. Их удельная мощность достигает 19,2 Вт/м. Водозащищенная лента позволяет реализовать биодинамическое освещение в ванных, санузлах и бассейнах.
Из ассортимента Arlight особенно хорошо для биодинамического освещения подойдут ленты Arlight, имеющие в обозначении последовательность букв и цифр MIX 2x, поскольку в них светодиоды с разными цветовыми температурами расположены парами близко друг к другу, что обеспечивает качественное смешивание.
Высокий уровень визуального комфорта в помещении обеспечивает сочетание светопрозрачного потолка и биодинамического освещения. Наибольшую равномерность освещения обеспечит применение светодиодного листа с изменяемой цветовой температурой Arlight LX-480-2835-576-24V White-MIX CRI90. Важным преимуществом данного продукта является высокий уровень индекса цветопередачи CRI — не менее 90. То есть под светом такого светодиодного листа практически не будут искажаться цвета предметов интерьера.
Решение на основе DALI
Современный цифровой интерфейс DALI обеспечивает передачу нужного для биодинамического освещения объема информации. Мастер-контроллер Arlight DALI-TIMER-DIN способен управлять объектами по программе, состоящей из 16 временных точек. Для каждого интервала времени можно задать свое значение светового потока по каждому из двух каналов диммирования (всего контроллер поддерживает до 8 каналов). В том случае, если в электропитании произошел сбой, настройки не пропадут и время продолжит отсчитываться благодаря внутреннему резервному источнику питания. Важным преимуществом данного контроллера является то, что его настройка и программирование осуществляются через интерфейс USB, что позволяет использовать для указанных действий любой современный ноутбук.
Через шину DALI к мастер-контроллеру подключается двухканальный диммер DALI-102-MIX-DT8-SUF. Этот диммер способен работать со светодиодными лентами на 12 и 24 В, ток в нагрузке 2×5 А.
Для управления освещением вручную, в том числе и регулировки оттенка белого, может быть использована панель управления. Большим преимуществом интерфейса DALI является то, что для него Arlight и другими ведущими брендами выпускается огромный ассортимент панелей управления на любой вкус.
Решение на основе DALI характеризуется высокой надежностью. Используются проводные соединения, система может полноценно работать без доступа в интернет. Наконец, интерфейс DALI используется уже много лет и завоевал признание специалистов.
Но для установки и настройки контроллера потребуются услуги квалифицированного специалиста. Поэтому можно рекомендовать такое решение главным образом для офисов, кафе, ресторанов и гостиниц. А если брать жилой сектор — то для загородных коттеджей.
Решение на платформе TUYA
Все большую популярность для реализации систем «умного дома» завоевывает платформа TUYA, основанная на «Интернете вещей». Бренд Arlight выпускает серию оборудования Arlight TY, поддерживающую данную платформу.
В основе платформы TUYA лежит облачный сервис. Управление им применительно к оборудованию серии Arlight TY осуществляется с помощью мобильного приложения Intelligent Arlight. Соответственно, контроллер, реализующий функцию биодинамического освещения, является виртуальным.
При необходимости, изменение цветовой температуры и светового потока в зависимости от времени суток можно описать как один из сценариев. На момент написания статьи пользователь должен самостоятельно ввести такой сценарий на основе триггеров наступления времени. Благодаря дружественному интерфейсу приложения Intelligent Arlight сделать это совсем не сложно.
Но скоро настройка биодинамического освещения станет еще проще — в приложении можно будет выбрать один из готовых сценариев, разработанных на основе серьезных научных исследований.
В ассортименте Arlight есть двухканальный диммер TY-102-MIX-SUF, управляемый через Bluetooth. Данный драйвер способен работать с лентами на 12 и 24 В, максимальная нагрузка составляет 2×5 А. Для того, чтобы подключить его (и другие Bluetooth-диммеры, используемые в проекте) к домашней Wi-Fi сети, потребуется конвертер Arlight TY-804-WF-SUF.
Следует отметить, что устройство TY-804-WF-SUF, помимо конвертирования сигналов из одного стандарта в другой, способно выполнять и некоторые другие функции. Их настройка также осуществляется с мобильного устройства.
Реализация биодинамического освещения на платформе TUYA хороша тем, что можно использовать более сложные алгоритмы, чем при программировании недорогого DALI-контроллера.
Установить и настроить такую систему может обычный электрик или даже домашний мастер. Поэтому данное решение оптимально подойдет для городской квартиры или дачного дома (при наличии надежного доступа в интернет). Гибкость системы TUYA позволяет интегрировать биодинамическое освещение с другими системами «умного дома» и управлять ими дистанционно.
Текст: Алексей Васильев
