Применение отраженного света позволяет создать на улицах и в офисах более высокий уровень визуального комфорта. В середине 2000-х годов интерес к системам отраженного света был огромен, но с внедрением светодиодов на какое-то время это направление перестало развиваться. Тем не менее продолжение процессов урбанизации, увеличение среднего возраста работников, а также возрождение туристической индустрии после пандемии ковида способствовали триумфальному возвращению данной технологии, но уже на новой основе.
В основе систем отраженного света лежит закон Ламберта. Согласно нему, при отражении от матовой поверхности сила отраженного света в определенном направлении пропорциональна косинусу угла между этим направлением и перпендикуляром к поверхности отражателя. Поэтому отраженный свет человек, как правило, оценивает как более комфортный, по сравнению с прямым. Ведь косинусоидальная зависимость силы света от угла отражения подразумевает плавное изменение яркости.
Система отраженного света состоит из направленного излучателя (прожектора) и отражателя. Свет от излучателя направлен на отражатель, который представляет собой матовую поверхность либо поверхность из множества маленьких выпуклых линз, покрытых слоем металла (так называемый фасетированный отражатель). Как правило, излучатель направлен вверх, а отражатель — вниз. Прямой свет от излучателя в глаза человека не попадает.
Помимо более приятного глазу распределения света, у данных систем есть и другие преимущества. Например, высокая вандалоустойчивость. Практически невозможно подбросить камень так, чтобы он попал точно в маленький излучатель, направленный вверх. Отражатель может быть поврежден, но его стоимость значительно ниже, чем у излучателя.
При использовании на улице системы отраженного света практически не дают раздражающей жильцов паразитной точечной засветки, что важно в условиях возрастания плотности застройки в крупнейших мегаполисах нашей страны.
Наконец, светильники, основанные на эффекте отражения, — это, как говорится, просто красиво. При правильном подходе к дизайну они значительно выделяются среди безликих уличных светильников, привлекая внимание туристов к вашему населенному пункту.
Системы на основе МГЛ
Для освещения пешеходных дорожек и садово-парковых пространств на протяжении многих лет применялись ртутные лампы высокого давления (РЛВД). У них было множество недостатков: низкая энергоэффективность, плохой спектр, большое содержание ртути. Поэтому в 2000-х годах РЛВД в указанных применениях стали заменять на металлогалогенные лампы (МГЛ). Они имеют более высокую светоотдачу, отличные спектральные характеристики, да и проблем для окружающей среды при утилизации создают значительно меньше. Но МГЛ имеют и недостаток — большую габаритную яркость. В РЛВД она намного меньше, потому что люминофор нанесен почти на всю внутреннюю поверхность колбы. В МГЛ люминофор отсутствует, а светящееся тело можно считать точечным — это небольшой объем газовой смеси, находящейся в горелке. Поэтому, если не принять дополнительных мер, светильники с МГЛ будут просто слепить в глаза прохожим.
Для того, чтобы обеспечить высокий уровень визуального комфорта, на основе МГЛ стали делать системы отраженного света. Светильник с РЛВД имеет общую эффективность на уровне 40 лм/Вт. В то же время светоотдача прожектора с МГЛ составляет около 80 лм/Вт. Если используется фасетированный отражатель с КПД 75%, то светоотдача всей системы получается около 60 лм/Вт. То есть получается выигрыш в 1,5 раза по энергоэффективности.
Знаковым стал проект освещения Аллеи Космонавтов в Москве, реализованный в 2008 г. Помимо качественного освещения, светильники своим внешним видом, необычным на тот момент, даже в дневное время создавали ощущение «космического» оформления аллеи.
Но с переходом на светодиоды проблему визуального комфорта в садово-парковом освещении стали решать иным способом. Мягкий, рассеянный свет стали создавать посредством использования большого количества маломощных SMD-светодиодов. На уже упомянутой Аллее Космонавтов в середине 2010-х годов светильники были подвергнуты модернизации. Металлические конструкции «космического» дизайна были сохранены, но МГЛ заменили на светодиоды. Причем их установили не туда, где ранее располагались МГЛ, а на место фасетированных отражателей. То есть на Аллее Космонавтов больше не используется отраженный свет. Для создания приятной визуальной среды на светодиодные модули установили опаловые рассеиватели.
Энергоэффективность
Временное забвение, коснувшееся систем отраженного света, было связано в том числе и со сложившимся представлением об их низкой энерго-эффективности. Насколько это обосновано?
Для достижения высокого уровня визуального комфорта при прямом освещении используются опаловые рассеиватели. Их КПД лежит в пределах 70–80%. В то же время такое же распределение света (тип Д по ГОСТ Р 54350-2015) способно дать и ламбертовское отражение. Для сравнения, диффузный отражатель на основе BeSO4 (применяется в интегрирующих сферах при светотехнических измерениях) обладает КПД до 98%. Правда, BeSO4 в светильниках применяться не может из-за дороговизны и низкой экологичности. Но даже если использовать более дешевый и экологичный оксид магния, реально создать отражатель с КПД 96%. Естественно, указанные цифры соответствуют идеальным условиям. Но даже в серийно выпускаемых системах используются отражатели с КПД на уровне 70–80%, т. е. не хуже, чем у опаловых рассеивателей.
Проблема заключается в том, что для направления пучка света на отражатель задействован еще один оптический элемент — линза или зеркало, где тоже происходят потери. В итоге по сравнению с обычным светильником система отраженного света теряет в энергоэффективности примерно 20%.
Кроме этого, диффузный (ламбертовский) отражатель не позволяет точно направить пучок света в определенное место. Там, где нужно обеспечить освещение площадки с четко очерченными границами, такой отражатель в итоге покажет действительно более низкую энергоэффективность. Получить более направленный свет (кривая типа «Г») можно, используя фасетированный отражатель. Обычно его применяют, когда требуется осветить прилегающую к зданию территорию.
Триумфальное возвращение
Высокий уровень конкуренции между производителями светотехнического оборудования заставил обратить внимание на субъективное восприятие качества освещения клиентами. При этом эффективность светодиодов, достигшая 200 лм/Вт, позволяет смириться со снижением общей светоотдачи. Кроме этого, завоевали популярность светодиоды типа Chip-on-Board (COB), которые, обладая множеством преимуществ, отличаются, подобно МГЛ, значительной габаритной яркостью. Современные системы отраженного освещения для улицы, как правило, построены на основе COB.
В новых системах источник дает более узкий пучок света, благодаря чему уменьшены размеры отражателя. Если при использовании МГЛ диаметр отражателя составлял около 1 м, то сейчас он уменьшился до 15–50 см. Меньший размер отражателя — это лучшая устойчивость к действию ветра. Появилась возможность разместить излучатель и отражатель в одном плафоне из поликарбоната, защитив их от воздействия окружающей среды.
Современные уличные системы отраженного света на основе светодиодов, как правило, имеют общую эффективность в пределах 80–140 лм/Вт.
Проблема «синего пика»
Распространено ошибочное мнение, что якобы система отраженного света позволяет избавиться от так называемого «синего пика» в спектре излучения. Речь идет о всплеске в районе синей части спектра, характерном для большинства светодиодов. На самом деле используемые в таких системах отражатели не способны менять спектр, тем более подавлять в нем определенную узкую составляющую. Это мнение родилось, по-видимому, из-за субъективно более мягкого освещения, что пользователи, наслышанные о проблеме «синего пика», могут ошибочно связывать с изменением спектра.
В то же время в светильниках с регулируемым цветом или же регулируемым оттенком белого света отражатель действительно немного улучшает спектр, если светодиоды разнесены в пространстве. При диффузном отражении излучение от светодиодов разных цветов будет полностью перемешано. Но для светильников с фиксированным оттенком такой эффект не наблюдается, иначе бы нарушались законы физики.
Офисные светильники
Общемировая тенденция на увеличение среднего возраста работников породила стремление к улучшению качества освещения в офисах. Так-же подросло новое поколение, более требовательное к условиям труда. Поэтому появился спрос на офисные «армстронги», работающие по принципу отражения света. Много лет тому назад такие светильники уже производились для люминесцентных ламп T5, но применялись крайне редко из-за низкой светоотдачи и высокой стоимости. Позже они были вытеснены плоскими светодиодными панелями.
Использование светодиодов в приборах отраженного света позволяет обеспечить светоотдачу до 100 лм/Вт. Это на 15–20% меньше, чем у светодиодных светильников классической конструкции с опаловым рассеивателем, но сопоставимо с тонкими панелями.
В офисах сейчас внедряются системы биодинамического освещения. Более полное смешивание излучения от двух групп светодиодов с разной цветовой температурой также является определенным преимуществом.
Выводы
За высокий уровень визуального комфорта придется заплатить как увеличением стоимости обо-рудования, так и несколько большими расходами на электричество. Поэтому рекомендуется устанавливать системы отраженного освещения совместно с «умным» управлением. Для индустрии гостеприимства дополнительные затраты в любом случае окупятся привлечением дополнительных клиентов.
