Светодиодное освещение промышленных помещений. Что нужно знать?

Светодиоды – это не просто экономичные источники света. Многочисленные производители светильников резко переориентировали свой портфель продуктов в сторону светодиодной продукции, а светильники с широко распространенными лампами все больше вытесняется на задний план. Одним из важнейших рынков сбыта светодиодных осветительных систем является промышленность.
В этой области преобладает оживленная конкуренция, а большие здания с производственными, диспетчерскими и складскими помещениями обещают крупные привлекательные заказы.

Освещение в промышленной отрасли направлено прежде всего на повышение безопасности, повышение производительности и безопасности сотрудников, но по сути важнее всего одно: освещение должно быть экономичным. Но как проектировщикам освещения соблюсти столько сложных требований? Где камень преткновения? Достаточно ли технических данных от производителей?

Концепции освещения

Концепция освещения помещений включает в основном горизонтальную освещенность. Из этого следует что минимального требования "Технических правил для рабочих мест (ASR A 3.4)" или соответствующих стандартов (например, "EN 12464-1", для РФ аналог – "ГОСТ Р 55710-2013 Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений") будут выполнены и при этом количество светильников будет как можно ниже.

В складских помещениях с высокими стеллажами предпочтение отдается концепции, обеспечивающий хорошее вертикальное освещение стеллажей с максимально возможным расстоянием между светильниками. Для этой цели многие производители предлагают широкий ассортимент светильников с различными характеристиками, которые реализуются с помощью линз и отражателей: широкий луч преимущественно используется для освещения большой площади, узкий луч для высоких помещений или заливающего освещения. Кроме того, также в зависимости от требований, можно выбирать между типами расположения светильников – одиночное или в виде сплошных линий.


Примеры распространения излучения, рассчитанные в DIALux evo в виде ложных цветов и изолиний показывающих освещенность на полу, высота монтажа светильника 8 м. Слева: широкий луч, справа: узкий луч. (Источник: DIAL)

Но вернемся к основному аргументу в пользу светодиодных системы освещения: экономия. Маркетинговые заявления говорящие нам о том, что «решение на светодиодах экономит вам 50% энергии по сравнению с обычной системой освещения», уже прочно засели в умах многих проектировщиков. Но в таких заявлениях речь идет об оценке эффективности в ближайшей перспективе. Но являются ли подобные аргументы убедительными? Разумеется, светодиод является одним из самых эффективных источников света и вряд ли в ближайшей перспективе появится что-то более эффективное. Однако стоит взглянуть на светодиодные светильники более критически взяв за пример реальные условия. Какая информация о светильниках важна для того, чтобы иметь представление какую концепцию освещения следует применять?

Эффективность светодиодов

Для проектировщика кривая сил света (КСС) и световой поток светильника являются основными параметрами, с которыми он работает. Безусловно значение имеет и мощность светильника (Вт) и чем она меньше, тем светильник становится более интересным. Поэтому световая отдача (лм/Вт) часто становится решающим критерием для выбора светильника. Но тут необходимо быть осторожными. К сожалению, существует множество светильников, в которых вместо светового потока светильника указывается суммарный световой поток светодиодных модулей или указываются сразу два параметра. Здесь могут помочь фотометрические файлы, которые используются в программах расчета освещения.

Срок службы

Кроме того, срок службы (Lх – "число" By – "второе число") (ни разу не видел таких обозначений у отечественных производителей) часто является преимуществом при выборе светильников. Этот параметр не означает сколько время пройдет до полного отказа светодиодного светильника, он указывает на то у какого процента светодиодов (By) и насколько упадет световой поток относительно изначального потока при указанном сроке службы. Надпись типа «L80 B10 = 50.000 h» означает, что, по статистике, у 10% светодиодных светильников световой поток опустится на 80% от изначального показателя после 50 000 часов работы. Важно: это относится только к температуре окружающей среды +25°C и не учитывает возникновение различных неисправностей. Кроме того, этот показатель не указывает, насколько световой поток фактически уменьшается в случае вышеупомянутых 10%. Кроме того, светильник рассматривается как единое целое. Это означает, что отказ отдельных светодиодных модулей в светильнике оценивается как уменьшение светового потока светильника в целом, и это не является неисправностью как таковой.

Важно понимать, что срок службы не основан на реальных измерениях в течение реальных 50 000 часов, а просто рассчитано. IES TM-21-11 описывает метод экстраполяции времени жизни светодиодов, измеренных в соответствии с LM-80-08. Информация основывается на минимум 10 тестируемых устройствах, которые работают не менее 6000 часов.

Кроме того, производители могут выбирать различные значения для падения светового потока (x) и различный процент светильников (y), что позволяет использовать различные варианты, такие как L80B50: 40.000 h или L70B10: 30.000 h. Что значительно затрудняет сравнение продукции.

Каково влияние окружающей среды?

Температура окружающей среды +25°C уже упоминалась ранее. При этой температуре указывается вся информация о световых потоках, будь то с традиционной или светодиодной технологией. Но промышленные помещения с производственными площадями часто имеют разные условия окружающей среды. В зависимости от производственного процесса могут возникать очень высокие температуры окружающей среды (даже выше +60°C). Кроме того, существуют области применения, при которых невозможно предотвратить сильное загрязнение светильника пылью, парами масел или химикатов. Что это означает для светодиодного светильника?


Повседневная ситуация на объекте с температурой окружающей среды не менее +60°C и парами масел (источник: DIAL)

Высокомощные светодиодные светильники выделяет много тепла, когда он работает, и тепло должно рассеиваться. Но тепло не может достаточно хорошо отводится в окружающую среду из-за загрязнения радиаторов и из-за воздействия высоких температур окружающей среды. Это неизбежно приводит к уменьшению светового потока.

Многие производители пытаются противодействовать падению светового потока из-за загрязнений продумывая конструкцию корпуса при проектировании светильников. Например, специальные кулеры используются для пропускания воздуха через светильник. Это необходимо для уменьшения запыленности путем обдува. Но эта система не всегда работает. Масляная пленка, из-за нахождения масел в окружающей среде, неизбежно будет воздействовать на радиатор и уменьшать рассеивание тепла. Кроме того, такую конструкцию может быть крайне сложно очистить из-за малых размеров ребер радиаторов.

Даже продуманная конструкция светильника не всегда поможет избежать повышения температуры внутри корпуса или на нем самом. Кроме того, имеет место загрязнение самого места выхода света. Техническое обслуживание требуется и светодиодным светильникам - вопреки частым утверждениям об обратном.

Насколько сильно влияет температура окружающей среды? На нижеследующем изображении очень хорошо видно, что световой поток светильника реагирует на небольшие колебания температуры окружающей среды.


Выдержка из испытаний светодиодного светильника на 200 Вт с обозначением светового потока (красная линия) и температуры окружающей среды (желтая линия) в зависимости от времени работы (Time) Источник: DIAL Lichtlabor

Вывод: с осторожность относитесь к обобщающим утверждениям

Световой поток светильника и срок службы являются важными параметрами эффективности светодиодного светильника. Однако невозможно выяснить какая будет выгода в среднем, особенно для освещения промышленных помещений. Решения на светодиодных светильниках вовсе автоматически не означает экономию энергии 50% и более. Условия окружающей среды оказывают очень большое влияние на световой поток светильника и, следовательно, также на эффективность светильника. В случае падения светового потока минимальные значения по освещенности не будут достигнуты. В результате количество используемых светильников увеличится или интервалы технического обслуживания будут уменьшатся. Затраты на закупку и/или техническое обслуживание увеличатся и соответственно срок окупаемости для светильника увеличится.