Важные коэффициенты для светодиодных светильников. Размышления. Hа что ориентироваться?

В предыдущих статьях мы уже рассматривали расчетные коэффициенты, которые учитываются в светотехнических расчетах, а также падения и деградацию характеристик светильников, в том числе и светодиодных: можно прочитать здесь, здесь и здесь. Статьи вызвали большой интерес и эта тема требует продолжения обсуждения. Моя задача - вызвать интерес к светодиодному освещению, обратить внимание на важные показатели, дать информационные ориентиры и возможность как-то в этом разобраться потребителю, проектировщику или другой группе.

Полезной информации о светодиодных светильниках не так уж и много, больше она носит рекламный характер, где все пишут об энергоэффективности, энергосбережении и высоком качестве своих светильников. Но очень мало информации, которая носит исследовательский и рекомендательный характер, касающейся светильников.

Минимум информации от том как работают светодиодный светильники в течении гарантийного срока, какие изменения происходят с их параметрами, какие могут возникать технические проблемы за время эксплуатации и что необходимо сделать, чтобы светильники нормально работали на различных объектах и при разных условиях эксплуатации.

Всем понятно, что за время эксплуатации со светодиодными светильниками и с любыми другими источниками света происходят изменения. При том, что все светильники эксплуатируются в разных условиях, обладают разной конструкцией и сделаны из различных материалов. Изменения происходят и у светодиодных светильников, и они связаны:

  • с деградацией (старением) источников света, оптической системы (линз) или защитного стекла (рассеивателя);
  • с загрязнением частей светильника, таких как сам корпус, рассеиватель или та же оптика.

Светодиоды выделяют большое количество тепла, 60-70% которого отводится за счет теплоотводящих материалов. И в случае загрязнения корпуса - радиатора, который в основном является теплоотводящим элементом, в светодиодном приборе могут произойти серьезные изменения в характеристиках. В следствии перегрева он может целиком выйти из строя. Светодиодные, в отличии от существующих светильников, являются серьезным прибором, в котором собрано большое количество электронных элементов и материалов. И перед производителями ставится задача, все элементы и материалы правильно собрать в одном приборе. В светильнике может быть много алюминиевых частей, рассеивателей из поликарбоната (стекла), оптики (которая сделана из разного материала) и пластмассовых деталей (крышек, оснований). И чаще всего светодиодные светильники в итоге стоят как хороший компьютер и телефон, и по цене выше, чем существующие светильники. Для потребителя важно чтобы они работали гораздо дольше и лучше, а производителю необходимо аргументировать и доказывать, что это действительно так. В основном, производители стараются сделать хорошие световые приборы и применяют качественную элементную базу, стремятся к отличному дизайну и технологичности изделий. Но часто те, кто создал световые приборы, не знают как светодиодные светильники работают в течении многих лет. Все обещают работу в 50 000-100000 часов, но никто не уверен, что так и будет. Большая проблема заключается и в том, что нет таких данных ни от клиентов, ни от эксплуатирующих организаций (от тех, кто может наблюдать за их работой во время эксплуатации). Сами производители, обладая производственной базой и измерительным оборудованием, таких данных тоже не предоставляют. Поэтому проектировщики и потребители берут за основу старые исследования и данные, прежде всего касающиеся известных источников света. Или приблизительным расчетом (расчетным методом) вносят эти показатели в проект.

Тем, кто продает или производит светодиодные светильники, приходится достаточно упорно и долго доказывать, что их приборы работают лучше, чем традиционные или «скатываться» к подбору светильников по аналогии светильников с газоразрядными или люминесцентными лампами. Такие проекты сразу становятся ошибочными, долгими по окупаемости и «технически невыгодными». Может возникнуть ситуация, когда показатели расчетов и реальных данных будут расходиться. В первую очередь показатель освещенности.

Эти ошибки могут возникать как по вине проектировщика, эксплуатируемой организации, производителя, так и по вине потребителя. Первые ошиблись с показателями и не знают как поведут себя светильники по факту, выбрали светильник, который не подходит для объекта и его условий. Вторые неправильно монтировали и эксплуатировали светильники. Третьи не дали рекомендаций для своих светильников всем группам и сами не уверены (не знают) в характеристиках и изменениях. Четвертые сделали неправильный выбор (по удельной мощности или световому потоку) и не учли загрязнение светильников и потери, которые при этом происходят. Или не обратились за рекомендациями к специалистам или производителям.

На практике часто встречались светодиодные светильники за которыми мало кто следил, очищал от грязи и копоти и из-за этого происходили изменения, которые  касались, в первую очередь, падения освещенности, изменения цветовой температуры и изменения кривой силы света (диаграммы). Можно представить какие возникнут проблемы, если приедет проверяющая организация проводить (перепроверять) освещенность в это время. Обвинят (за несоответствие параметров) скорее всего производителя. Или проектировщика, который ошибся с коэффициентом запаса, эксплуатации и не учел факторы, возникающие при эксплуатации.

Сейчас очень много светодиодных светильников, где уже нет защитного стекла из поликарбоната, а идет сразу оптический элемент (который и считается защитой). В этом есть преимущества, но есть и свои недостатки, которые связаны с обслуживанием и деградацией.

Все расчеты и подбор светодиодных светильников основаны на нормах СНиП и требованиях ГОСТ Р. В наших нормативах используется понятие "Коэффициент запаса" (Кз), в расчетной программе Диалюкс –Коэффициент эксплуатации» (Кэ).

Кз является величиной, обратной коэффициенту эксплуатации (Кэ), которым оперирует диалюкс. Таким образом, Кэ=1/Кз. Зависит этот коэффициент от условий эксплуатации светильников.

П р и м е ч а н и е — Коэффициент запаса Kз обратно пропорционален коэффициенту эксплуатации, используемому в европейской практике.

Коэффициент запаса однозначно включает, как снижение светового потока светового прибора в течение срока эксплуатации, так и загрязнение светильника. В СП 52 приняли, что Кз для газоразрядных и светодиодных приборов равны, но так ли это на самом деле? В одинаковых условиях эксплуатации, как мы видим, для газоразрядных/светодиодных источников Кз больше (чем для ламп накаливания) в 1/0,85 раза. Для газоразрядных это связано с допустимым снижением светового потока в течение нормированного срока службы источника света (сильнее снижается чем у ламп накаливания).

Таким образом, в Сп52 (и в ТКП, если принимаются светодиодные светильники) из условия равенства Кз газоразрядных-светодиодных, заложено, что световой поток светодиодного светильника в течение всего срока эксплуатации конкретного источника света снижается не более чем для газоразрядного в течение срока службы лампы. Иначе говоря, ваш светодиодный светильник при пользовании Кз из СниП не должен снижать свой световой поток в течении срока эксплуатации (т.е. гарантированного срока службы) сильнее чем 80% от номинального. Если больше и планируется эксплуатировать его после этого срока - коэффициент запаса следует увеличивать.

Вывести точно показатель коэффициента эксплуатации и поправочный коэффициент всегда сложно для проектировщика, который на практике не знаком со многими источниками света и большая сложность его определения возникает при расчетах светодиодных светильников. Сложность эта связана, как было написано ранее, с отсутствием практических и масштабных исследований в области работы led светильников. Все расчеты и выбор коэффициента эксплуатации делается математическим (расчетным) методом. В базах производителей отсутствуют данные какой коэффициент нужно закладывать на светильники. Какие рекомендации необходимо выполнить при эксплуатации приборов, чтобы они надежно продолжали работать на объекте.

Есть сложность - где, как и кому проводить эти многолетние измерения. Но уверен, что попробовать кому–то нужно.

Можно взять серийный светильник, провести лабораторные измерения до его эксплуатации и далее сделать замеры после многолетней эксплуатации - гарантийного срока 3-5 лет. Измерения надо проводить нескольких светильников: одни работают без очистки; вторые работают при постоянном уходе. Необходимо сделать и разные условия эксплуатации: по температуре и степени загрязнения. Желательно взять светильники, которые имеют различный дизайн и сделаны из разных материалов.

В этом случае можно будет наблюдать картину того как изменяются параметры светильника в разных условиях эксплуатации. Как загрязнение сказывается на работе светильников, какие элементы будут более ей подвержены и что из элементов более подвержено деградации. Как загрязнение скажется на ксс, цветовую температуру, эффективность.

Не могут коэффициенты потерь (падений) быть одинаковыми для всех групп светильников. Ведь понятно, что производители делают светильники из разных материалов, применяют разные защитные стекла и оптические системы, которые различимы по характеристикам.

Светильники имеют различный дизайн корпусов, креплений и изготавливаются из разных материалов (алюминий, пластик), по различной технологии (экструзия, литье, сборка из частей и т.п). А при временной (время) эксплуатации и разной климатической ситуации, каждый отдельный материал будет вести себя не одинаково.

В корпусах применяют различные светодиоды, которые работают при разных токах и напряжениях; разные источники питания и оптика. В приборах часто применяют оптику (вторичную или первичную) и под нее используют различные светодиоды. На защитный рассеиватель и оптику оказывает влияние не только время и элементы окружающей среды (грязь, пыль, дождь, солнце, вибрация и т.п), но и внутренние факторы – светодиоды и источник питания. Это, в первую очередь, температура (все электронные элементы выделяют большое количество тепла). А выделяемое тепло от светодиодов оказывает серьезное действие на оптику и защитный рассеиватель. Во всем помогает практика, и с постоянными техническими новшествами и материалами производителю надо постоянно делать измерения.

Производителю необходимо обмениваться практическим опытом с эксплуатирующими компаниями или активными потребителями. И потом составлять и давать рекомендательные заключения и показатели потребителям. В таком случае при проектировании будет происходить меньше ошибок и неточностей. Эксплуатирующие организации будут обладать понимаем того как будут вести себя светильники и какое техническое обслуживание важно проводить.

При проведении регулярного технического обслуживания, за которое отвечают эксплуатационные службы, процесс с загрязнением частично обратим. Следует проводить периодические чистки светодиодных светильников и это необходимо регламентировать. В паспортах светильников, многие производители указывают, что их светильники необходимо чистить или промывать защитное стекло. Рекомендации по эксплуатации светодиодных светильников в паспортах производителям надо будет расширять и давать более объективные рекомендации, а не предположения.

Примечание: В DIALux имеется вкладка «Метод плана техобслуживания». Здесь приводится, поддерживающая определение коэффициентов обслуживания, схема, базирующаяся на EN 12464-1 и CIE 97. Параметры обслуживания осветительных установок в проекте могут быть оптимизированы относительно значения коэффициента обслуживания и нового значения установки. После введения EN12464 проектировщик должен обеспечить разработку плана техобслуживания в проекте освещения. В DIALux теперь это объединено с программой планирования освещении и обеспечивается автоматически.

Если изготовитель определил параметры обслуживания для светильника в своем каталоге или ULD-файле, это будет отмечено в поле Тип светильников и, при условии что это доступно, в поле Тип ламп. Коэффициент обслуживания, в зависимости от окружающих условий (уже определен на странице свойств помещения), монтажная высота (индекс комнаты k, также определяемый из монтажной высоты), продолжительность работы в часах (вводится здесь) и интервал обслуживания светильников и ламп (определяется также здесь). Если изготовитель светильника не определил никаких параметров, пользователь может выбрать их из выпадающих списков рядом с типом светильника и типом лампы примерные данные CIE.

Рекомендации по своим светильникам, включая вид и частоту регламентных операций ТО, должны давать и производители. Рекомендации необходимо давать всем группам: проектировщикам и эксплуатирующим организациям.

В будущем каждый производитель в своем каталоге будет представлять параметры коэффициентов, которые помогут всем группам потребителей в расчетах и правильном подборе систем освещения.


Автор: Генеральный директор «Аксиома Света», Романовский А.Н.