Актуальное

Сами с УССами (перспектива и практика использования светодиодных приборов в уличном освещении)

Единственным конкурентом для уличных светодиодных светильников остаются натриевые лампы. Чтобы сравниться по экономической эффективности с традиционными источниками, светодиодным приборам нужно качественное исполнение.

Светодиоды выходят на улицу

Светодиодное освещение и подсветка остаются одними из самых быстрорастущих рынков в сфере электроники (до 20% в год). Отечественный рынок полупроводниковой светотехники также развивается большими темпами, осваивая с каждым годом новые области применения.

Для уличных светодиодных светильников (УСС) эта область долгое время ограничивалась архитектурно-декоративной подсветкой фасадов, фонтанов и садово-парковых ландшафтов, парковых и пешеходных зон, придомовых и внутридворовых территорий.

За последние годы появилось множест­во проектов по установке светодиодного оборудования на улицах, дорогах, магистралях, тоннелях, пешеходных переходах, на автозаправочных станциях и других объектах, требующих качественно иного освещения.

Начиная с 2009 года светодиодные светильники установлены на улицах с автомобильным движением и автомагистралях Череповца, Дзержинского (Подмосковье), Сургута, Колы (Мурманская обл.), Якутска, Ленинска-Кузнецкого, Кемерово и многих других городов. Компания «Оптоган» подписала соглашение о стратегическом партнерстве с муниципалитетом Кронштадта по программе полной замены уличных светильников на светодиодные до 2013 года.

В фирме «Мурман-Ледсвет» разработан проект по освещению четырехполосного автомобильного моста через Кольский залив длиной 2,5 км. Первый этап проекта уже реализован, что позволило снизить энергопотребление объекта в 2,5 раза.

Компанией LED Еngineering выполнен проект по освещению участка федеральной трассы М7 «Волга» (автомобильный мост в Казани) с использованием светодиодных светильников серии 750 мощностью 120 Вт.

С ростом спроса светотехническая отрасль за короткое время перешла от первой практики применения УСС к формированию новой индустрии на основе полупроводниковых источников света.

– За последние один-два года в отрасли произошел огромный скачок – на рынке появилось много предприятий по производству светодиодной продукции, – говорит Баир Очиров, руководитель отдела продаж представительства ТД «Фокус» на территории СЗФО. – Но серьезных игроков, имеющих опыт серийного выпуска светодиодных светильников в течение нескольких лет, на самом деле немного.

Решающую роль в продвижении светодиодного освещения сыграла поддержка энергосберегающих мероприятий в экономике на самом высоком уровне. Эта тема для всех потребителей сейчас стоит очень остро.

Энергосберегающий фактор и длительный срок эксплуатации остается основным аргументом в пользу нового освещения. Специалисты называют также широкий диапазон питающего напряжения, что позволяет уменьшать количество питающих трансформаторных подстанций, моментальное включение и перезапуск при низких температурах, отсутствие реактивных токов (при наличии корректора коэффициента мощности).

На другой чаше весов – высокая зависимость эффективности и эксплуатационных показателей УСС от внешней температуры, существенные потери на вторичной оптике, необходимой для получения требуемой световой диаграммы, и другие специфические особенности, которые приходится учитывать при разработке УСС.

Высокая стоимость светодиодного оборудования также препятствует его внедрению для освещения улиц и магист­ралей, особенно при широком распространении энергоэффективных натриевых ламп. Стоимость светодиодного оборудования постепенно снижается, но сроки окупаемости проектов пока еще достаточно велики.

– Доля затрат на организацию освещения в общей стоимости строительства дорог невелика. Поэтому применение светодиодных светильников на этапе строительства или реконструкции объектов является целесообразным и обоснованным. В этом случае экономия происходит за счет снижения электропотребления и уменьшения нагрузки на электросети, – считает коммерческий директор компании LED Engineering Александр Масловский.

– Отказ в использовании светодиодных светильников при проектировании дорожного освещения никак не связан с их светотехническими характеристиками, – считает Баир Очиров. – Энергоэффективность современных светодиодных источников может быть как выше, так и ниже натриевых. Поэтому в ряде случаев экономический эффект применения натриевых светильников оказывается выше.

Наиболее эффективны светодиодные светильники при строительстве новых объектов и линий освещения дорожного полотна. У лампы ДНаТ множество недостатков: низкая цветопередача, узкий диапазон питающего напряжения, долгое зажигание при минусовых температурах, высокие пусковые токи и т. д. Однако высокая эффективность и низкая цена.

– Сторонники традиционных источников освещения часто ссылаются на большие энерго- и оптические потери в светодиодных светильниках. Но у натриевых светильников также есть энергопотери на светорегулирующей аппаратуре, оптические – на отражателе или стекле, а сама натриевая лампа в сборе может быть сопоставима по стоимости со светодиодным светильником той же мощности, – говорит Михаил Селезнев, технический специалист компании «Светотроника». – Но если спроектировать светодиодное изделие не очень грамотно, то оно потеряет в своих качествах и станет менее энергоэффективным. Если оно получится качественным, то сможет «победить» традиционные источники света.

Подводные камни энергоэффективности



– Помимо светотехнических требований, которые учитываются при разработке светодиодных светильников, необходимо принимать во внимание их энергоэффективность, электробезопасность, электромагнитную совместимость, надежность и срок службы. А также соответствие условиям эксплуатации, – поясняет основные проблемы проектирования светодиодных светильников Михаил Селезнев.

Последнее требование особенно критично для уличных светильников. Обеспечить показатель пыле- и влагозащищенности для уличных и промышленных светильников по IP на уровне 54 возможно, но далеко не все из них могут работать в широком температурном диапазоне. Светодиодные источники света особенно чувствительны к теплу, а их источники питания – к нижней границе температурного диапазона.

Ассортимент источников освещения, которые работали бы одинаково хорошо во всех климатических зонах, невелик, а если говорить о температурном диапазоне от –600С до +450С, то выбор сокращается до единичных образцов.

– С другой стороны, постоянная жаркая температура до 450С днем и до 350С ночью может вызвать критический разогрев светодиодов и других электронных составляющих. На практике в несовершенных конструкциях это приводит к отпайке компонентов светильника, – говорит Михаил Селезнев. – Поэтому создание уличных светодиодных светильников не такая простая задача, и к ее решению надо подходить, имея и опыт, и необходимый инженерный ресурс.

Кроме того, рост рабочей температуры ведет к потерям светового потока – основного параметра, на который ориентируется большинство потребителей, измеряемого в единицах светового потока на единицу потребленной мощности (лм/Ватт).

По данным компании «Светотроника», большинство параметров светодиодов приводится при 250С, хотя за последние полгода ведущие производители начали заявлять эти параметры при других температурах.

При включении корпус светильника начинает греться, температура внутри светильника растет, нагревается блок питания, рабочая температура кристалла светодиода повышается до 750С, а для изделий мощностью 100 ватт может достигать 100–1200С. Это, по оценке специалистов, приводит к уменьшению светового потока и снижению эффективности светильника до 15–20%.

– Чтобы определить реальные данные, от показателей заявленного светового потока обычно отнимают 10–12%, и это считается очень хорошей характеристикой, – говорит директор по маркетингу ТД «Фокус» Александр Романовский. – Кроме того, если в приборе установлена система термостатирования, то при повышении температуры внутри корпуса она включается и снижает ток, подаваемый на светодиоды. Они начинают работать в нормальном режиме, но освещенность и потребляемая мощность уменьшаются.

Блок питания также вносит свой вклад в формирование энергоэффективности, сокращая ее как минимум еще на 12–14%. В мощных светильниках возникают потери светового потока в зависимости от режима использования светодиодов – чем выше прямой ток, тем ниже светоотдача. Это заставляет проектировщиков искать определенный баланс между режимами работы, экономической эффективностью изделия и его ценой.

Мощные светильники для уличного освещения должны иметь определенные диаграммы кривой силы света в соответст­вии с требованиями ГОСТ. Чтобы сформировать эти кривые, используется особая геометрия корпуса, которая обеспечивает распространение света в нужном направлении, или вторичная оптика, которая, по мнению Михаила Селезнева, дополнительно снижает эффективность светильника:

– Оптические потери для акриловых материалов составляют от 8% до 10–12%. Сверху вторичная оптика закрыта стеклом, и потери при переходе между средами в зависимости от угла преломления света возрастают еще больше.

Кроме того, при эксплуатации светильник покрывается пылью и грязью. В результате интегральные потери могут достигать 25–30%. Этот конструкционный недостаток очень трудно скорректировать, но над ним сейчас активно работают некоторые производственники.

Так, компания «Фокус» выпустила серию новых светильников с кривой силы света типа «Ш» для освещения автомагистралей с применением новых светодиодов корпорации Nichia (эксклюзивная поставка лидера рынка в Россию) с первичной оптикой в своих светильниках. Указанных потерь ввиду отсутствия вторичной оптики нет.

Сэкономить на производстве

Производство светодиодных осветительных приборов, как правило, связано с их разработкой, так как типовых или универсальных решений для них практически не существует.

– Светодиодный светильник – это сложное устройство, для производства которого часть электронных компонентов приобретается в готовом виде, а часть изготавливается. Все компоненты объединены в единую конструкцию. От того, насколько она технологически продумана конструкторами, зависит стоимость конечного изделия.

В свою очередь, качество комплектующих и качество производства определяют надежность и долговечность светодиодного светильника. Это особенно актуально для создания промышленных и уличных источников освещения, которым приходится соперничать с эффективными традиционными источниками, – говорит Александр Прокофьев, ведущий инженер ПА «Контракт Электроника».

Предприятие работает в сфере поставок электронных компонентов и контрактного производства электроники и последние три года специализируется на производстве светодиодной продукции – как в разработке отдельных комплектующих, так и светильников в целом, включая проектирование систем освещения.

– Чтобы обойти проблемы, возникающие при комплектации проекта и организации производства, можно либо напрямую заниматься поиском поставщиков, либо работать с контрактной компанией, – поясняет Александр Прокофьев. – Для заказчика это означает работу с одним поставщиком, который несет ответственность за всю производственную цепочку – от разработки проекта до серийного выпуска изделия.

Такой контрактор хорошо знаком с технологическими особенностями других производственников, имеет отлаженную логистику и опыт сертификации продукции. Это избавляет заказчика от непрогнозируемых расходов и позволяет развивать свои компетенции, не отвлекаясь на решение производственных вопросов. В конечном итоге делегирование производства контрактору помогает заказчику снизить затраты на себестоимость изделий.

– «Светотроника» предлагает сервис в виде поставок и контрактного производст­ва с 2009 года, – рассказывает Михаил Селезнев. – Компания развивалась как светотехническая и поэтому с готовностью берется за инсталляторские задачи. Это означает создание модели светильника практически под любой объект: для этого мы проводим оптический и тепловой расчет, можем посоветовать, какой отражатель выбрать и т. д.

Эти решения могут выполняться как на основе нашего разработанного модуля, так и на основе технического задания заказчика. Создание таких оригинальных и оптимальных для конкретного проекта систем светодиодного освещения помогает сделать их максимально эффективными.

Советы потребителю

– Стоимость светильника – последнее, на что надо ориентироваться при его выборе, – уверяет Александр Романов­ский. – Чтобы оценить эффективность проекта, для начала нужно сделать профессиональный светотехнический расчет. Многие крупные производители оказывают такую услугу бесплатно.

При этом световой поток, потребляемая мощность и светоотдача должны быть указаны именно для светильника, а не для светодиодов, входящих в его комплектацию. Производители, как правило, проводят испытания в лабораториях, где параметры светильника указаны в рабочем режиме и со всеми потерями.

Срок службы должен быть подтвержден не только маркой светодиодов, но и обязательствами завода-изготовителя. Лучше, если гарантия, которая дается производителем на светильник, будет не меньше максимального срока окупаемости.

Следование этим требованиям на практике сужает круг поставщиков до нескольких производителей, которые имеют опыт разработки серийных светильников в течение ряда лет – именно такие сроки позволяют вносить корректировки в изделия и дорабатывать их с учетом рекламаций.

Кроме того, при разработке источников света для уличного и промышленного освещения нужно принимать во внимание новые нормативные документы. Это СНиП 23-05-95 с дополнениями 23-05-2010 и постановление правительства № 602 от 20 июля «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения», которое вступило в силу 20 октября 2011 года.

В них четко регламентируется и цветовая температура источника, и уровень освещенности при использовании различных источников света, в том числе светодиодных. То есть при проектировании уличного освещения необходимо также учитывать, что требования по нормам освещенности ужесточились и некоторые из применяемых источников могут оказаться «вне закона».



Татьяна Рейтер

Другие материалы по теме

Спонсоры: