Е. Тараненко

В. Трофимец

Трудно сравнивать ламповые светильники с их светодиодными заменителями … в отсутствие понимания фундаментальных различий между традиционной технологией освещения и технологией твердотельного освещения. В любом случае это мешает росту все еще хрупкого нового рынка.

Джеймс Бродрик, руководитель Программы твердотельного освещения Министерства энергетики США

Выбор энергоэффективных источников света и светильников при устройстве и модернизации освещения

Критерии выбора источников света по энергоэффективности

Постановлением Кабинета Министров Украины от 27.12.2008 г. № 1144 утвержден национальный «Технічний регламент етикетування ламп побутового використання стосовно ефективності використання споживання електроенергії» (далее ТРЕЛ), аналогичный соответствующему ТРЕЛ Евросоюза.

По терминологии ТРЕЛ лампа – это элемент, излучающий свет и установленный в светотехническое изделие, которое может быть разобрано потребителем без применения инструмента. Поэтому в контексте данной статьи к лампам отнесены и светодиодные источники света, предназначенные как для замены традиционных ламп в существующих ламповых светильниках, так и для использования в светильниках, специально разработанных под светодиодные источники света.

Согласно ТРЕЛ на индивидуальной упаковке лампы должна быть этикетка со сведениями о классе эффективности потребления электроэнергии (энергоэффективности), световом потоке, потребляемой мощности и средней продолжительности горения лампы. Рассмотрим эти характеристики лампы подробнее.

Потребляемая мощность. При питании от электросети различают полную потребляемую мощность Р (единица измерения – ВА) и активную потребляемую мощность Р_А (единица измерения – Вт). Источник света преобразовывает в лучистую энергию только активную мощность, а реактивная мощность является паразитной. Она может вырабатываться цепью питания (пускорегулирующим устройством) источника света при наличии в ней реактивных элементов (дросселей и/или конденсаторов) и отражаться в сторону генератора напряжения электросети, что ухудшает качество электросети. Доля активной мощности P_А определяется cos_φ цепи питания: Р_А = Р×cos_φ.

У ламп накаливания и светодиодного осветительного модуля  серии AХ3221 технологии Acriche сos_φ равен 1, а у ламп и светодиодных источников света с пускорегулирующим устройством он может быть существенно ниже.

Световой поток (Ф). По определению световой поток – количество излучаемой источником света лучистой энергии, протекающей через единицу площади за единицу времени. Величина полного светового потока характеризует мощность конкретного источника света, и ее нельзя увеличить никакими оптическими системами. Единица измерения светового потока – люмен (лм).

Энергоэффективности различных типов ламп принято сравнивать по величине светового потока, излучаемого на единицу потребляемой мощности (лм/Вт). В зависимости от торговой марки (изготовителя), величины номинальной потребляемой мощности и ряда других факторов энергоэффективность ламп накаливания составляет 8 – 16 лм/Вт, металлогалогенных ламп – 70 – 98 лм/Вт, люминесцентных ламп ЛБ, ЛД и КЛЛ – 45 – 100 лм/Вт, ламп высокого давления ДРЛ – 36 – 60 лм/Вт, ламп высокого давления ДНаТ – 65 – 140 лм/Вт, светодиодных источников света – 34 – 100 лм/Вт (фактическая энергоэффективность люминесцентных ламп и ламп высокого давления всегда будет меньше указанной из-за неизбежных потерь мощности во внешнем пускорегулирущем устройстве, а также за счет уменьшения светового потока при низких температурах окружающего лампу воздуха и при перегреве лампы в закрытом светильнике).

Энергетическая эффективность. ТРЕЛ установлены следующие классы эффективности потребления электроэнергии: наиболее энергоэффективный класс A и далее по уменьшению энергоэффективности классы B, C, D, E, F, G. Принадлежность лампы к определенному классу вычисляется по приведенным в ТРЕЛ формулам. Например, к классу А принадлежат лампы, у которых Р ≤ 0,24√Ф + 0,0103Ф. Нетрудно рассчитать, что этому условию отвечает, например, светодиодный осветительный модуль серии AN3221 технологии Acriche с Ф = 150 лм и Р = 4,4 Вт (4,4 < 4,48).

Производители традиционных ламп без встроенного пускорегулирующего устройства обычно указывают мощность потребления самой лампы без учета активной мощности, рассеиваемой в пускорегулирующем устройстве, которую при определении класса лампы по энергоэффективности необходимо суммировать с мощностью потребления самой лампы (потери мощности в дроссельном пускорегулирующем устройстве составляют около 12 % мощности самой лампы).

При оценке энергоэффективности проекта по устройству или модернизации освещения следует учитывать, что:

·        светильник с высокоэнергоэффективной лампой, но с плохими светотехническими характеристиками и/или не рассчитанный на установку в него такой лампы, сможет обеспечить освещенность даже меньшую, чем светильник с лампой меньшей энергоэффективности и даже с меньшей потребляемой мощностью, но светотехнические характеристики которого оптимизированы под установку именно такой лампы. Заметнее всего это проявляется при попытках замены ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) в существующих светильниках, спроектированных для ламп накаливания конкретной потребляемой мощности;

·        светодиодные светильники на дискретных низковольтных светодиодах обязательно содержат встроенный источник питания светодиодов, существенно увеличивающий энергопотребление, а светодиодные осветительные модули серии AХ3221 технологии Acriche лишены этого недостатка, так как питаются непосредственно от электросети.

Средняя продолжительность горения. Декларируемая большинством производителей средняя продолжительность горения ламп накаливания общего назначения составляет около 1000 часов, металлогалогенных ламп в зависимости от назначения – от нескольких сотен до нескольких тысяч часов, люминесцентных ламп (в том числе компактных) и ламп высокого давления – от нескольких тысяч до 10 – 12 тысяч часов, светодиодных источников света – от 35 тысяч часов. Критерий отказа для ламп – чаще всего перегорание, для светодиодных источников света – снижение светового потока на 30 %, после чего светодиодные источники света продолжают функционировать.

Частые включения и воздействие вибраций резко сокращают среднюю продолжительность горения ламп накаливания, люминесцентных ламп и ламп высокого давления. В отличие от них средняя продолжительность свечения светодиодных источников света от количества включений и воздействия вибраций принципиально не зависит.

Критерии выбора светодиодных светильников при проектировании и модернизации освещения

Большинство потребителей энергоэффективных светодиодных светильников задают вопросы одного из трех типов:

Какой светодиодный источник света эквивалентен: лампе накаливания 60 Вт; лампе ДРЛ250; лампе ДнаТ100 и т. д.

Какой светодиодный светильник эквивалентен: светильнику Helios 21 c лампой ДРЛ250; светильнику ЖКУ05У-100-00У1 c лампой ДНаТ100 и т. д.

Какой ламповый светильник можно заменить предлагаемым светодиодным светильником?

Ответы на такие вопросы не так просты, как кажется на первый взгляд, так как при выборе светодиодных источников света и светильников необходимо учитывать их конкретные светотехнические характеристики и  применение, определяемые назначением освещения, видом и конфигурацией объекта освещения и требуемую величину освещенности объекта. Только учтя перечисленные факторы, можно выбрать оптимальный (минимизированный по энергопотреблению и стоимости) светодиодный светильник, который обеспечит требуемое освещение. Остановимся на этих факторах детальнее.

Полный и используемый световой поток (Ф_П и Ф_И). Используемый световой поток Ф_И – доля полного светового потока Ф_П источника света, используемая для освещения. В обычном светильнике далеко не весь световой поток традиционной лампы используется по назначению, т.е. для создания требуемой освещенности. Так, например, коэффициент использования по освещенности светильника ЖКУ-150 Helios составляет всего 0,38, светильника ЖКУ-250 Helios – 0,35, а для компактной люминесцентной лампы – еще меньше, т.е. не используется по назначению более половины светового потока лампы. В отличие от традиционной лампы, излучающей свет равномерно по всей сфере, излучение светодиодного источника света направлено только в рабочую полусферу, поэтому коэффициент использования по освещенности светодиодного светильника принципиально существенно выше (0,8 и более).

Следовательно, освещенность, создаваемую светильником с традиционной лампой, сможет обеспечить светодиодный светильник  с полным световым потоком, примерно в 2 раза меньшим полного потока светильника с традиционной лампой, что при прочих равных условиях даст существенную экономию электроэнергии.

Кривая силы света (КСС). КСС светильника – графическое изображение зависимости силы света светильника в зависимости от углов его обзора в меридиональной и экваториальной плоскостях. По КСС можно вычислить величину освещенности. Пример КСС и представленных в графическом виде результатов вычисления по ней освещенности для светодиодного уличного светильника типа ДКУХХ У-22х4,4-01 У1-АТ показаны на рис. 1.

Применение в светильнике нескольких установленных под оптимальными углами  светодиодных источников света с соответствующими КСС позволяет обеспечить максимальную освещенность требуемой поверхности и одновременно минимизировать световой поток за ее пределами, что по сравнению со светильником с традиционной лампой обеспечивает повышенную комфортность освещения и дает дополнительную экономию электроэнергии.

Цветовая температура (Т). Цвет излучаемого источником света характеризуется цветовой температурой, измеряемой в градусах Кельвина (К). Она показывает, до какой температуры нужно нагреть абсолютно черное тело, чтобы цвет его излучения совпал с цветом данного источника света. Цветовая температура лампы накаливания близка к 2800 К, а применяемых для обычного освещения люминесцентных ламп и светодиодов – обычно около 6500 К (дневной белый свет), 4800 К (природный белый свет) и 3800 К (теплый белый свет). Освещение дневным белым светом заостряет внимание, а теплым белым светом – расслабляет (создает повышенную комфортность).

Индекс цветопередачи (R_А). R_А показывает, какая доля цветовых оттенков всего спектра света будет различаться в свете данного источника света. У ламп накаливания R_А близок к 100, у ДРЛ составляет 40 – 45, у ДнаТ – 39, у люминесцентных ламп в зависимости от их назначения находится в пределах либо 60 – 69, либо 70 – 89, либо 90 и более, а у светодиодного осветительного модуля серии AХ3221 технологии Acriche равен 70. Значение R_А менее 40 свидетельствует о недостаточной цветопередаче, 40 – 49 – о достаточной, 49 – 89 – о хорошей, а 90 и более – об очень хорошей цветопередаче. При малом R_А, например, при освещении лампой ДНаТ, синие и зеленые объекты будут выглядеть серыми и трудноразличимыми на темном фоне, например, на фоне полотна автомагистрали.

При выборе светильника необходимо учитывать, что основная характеристика освещения – освещенность (Е), измеряемая в люксах (лк), не является характеристикой светильника, а применяется только для расчета требуемых КСС, мест установки, высот подвеса и ориентации светильников при  проектировании освещения конкретного объекта.

ООО «АТИЛОС»

14001, г. Чернигов

 ул. Текстильщиков, 2

Тел./факс (0462) 66 4142, 66 4552

at@ atilos.com.ua