О применении светодиодных светильников

В последнее время всё чаще говорят об энергосбережении в области освещения, в том числе в связи с принятием закона об энергоэффективности. Причем в первую очередь речь идет о замене источников света на более эффективные, в частности на светодиоды.

Светодиоды это достаточно специфические источники света и для расчета осветительных установок на основе светодиодных светильников необходимо учитывать эту специфику.

В области применения взрывозащищенных светильников расчетам осветительных установок традиционно отводилось мало внимания. Отсутствие достаточного опыта расчетов осветительных установок на предприятиях нефтехимии связано ещё и с тем, что до последнего времени практически не существовало взрывозащищенных светильников с разнообразием кривых силы света. В подавляющем большинстве случаев использовались светильники типа В3Г с отражателем или без него.

С появлением светодиодов в качестве источников света начались попытки простой замены традиционных светильников на светодиодные.

При этом совершенно не учитывается специфика таких светильников. Часто светодиодные светильники сравнивают с обычными светильниками по создаваемому световому потоку, что не совсем корректно. Не надо забывать, что потребителю нужна заданная освещенность в нужном месте, а не световой поток.

В качестве источников света в светодиодных светильниках обычно применяют целый ряд светодиодов, каждый из которых может иметь свою вторичную оптику и быть достаточно направленным источником света. Даже без вторичной оптики светодиоды имеют угол излучения не более 120 градусов. Попытки имитировать газоразрядные лампы или лампы накаливания светодиодами сталкиваются с серьёзными трудностями. Во первых, невозможно создать светодиодный источник с такой же кривой силы света, как и у ламп не жертвуя при этом световой отдачей. Во вторых перегрев кристаллов при такой имитации не позволяет достичь достаточного светового потока. В настоящее время выпускаются светодиодные лампы по световому потоку сопоставимые с лампой накаливание порядка 60 Вт.

Более мощные светодиодные лампы (со своими радиаторами) нельзя применять в закрытых светильниках, перегрев будет неизбежным, что значительно сократит срок службы таких ламп.

Применение светодиодных ламп в закрытых светильниках, предназначенных для ламп накаливания совершенно не эффективно по следующим соображениям. Лампа по своей природе не может быть направленной и светит во все стороны, поэтому в светильниках для ламп накаливания, принимаются меры для концентрации светового потока, например при помощи отражателей. Светодиоды же сами по себе направленные источники (угол излучения максимум 120 градусов) и меры направленные на имитацию ламп, т. е. рассеяние света, противоположны мерам концентрации светового потока. Это приводит к двойным затратам и потерям — затраты на организацию рассеяния и потери света при этом и затраты на дальнейшую концентрацию светового потока и опять потери. Эффективность применения светодиодов таким способом существенно снижается. Такое решение возможно как временное, пока ещё существуют светильники для ламп накаливания, в которых необходимо заменить сам источник света, не меняя светильник.

В связи с этим, светодиодные светильники направленного света гораздо более распространены и эффективны. Но при этом необходимо изменять подходы в расчетах осветительных установок с применением светодиодных светильников.

Освещенность, создаваемая светодиодным светильником, у которого все светодиоды находятся на одной плоскости и светят в одну сторону, значительно в большей степени зависит от угла излучения светодиодов, чем от светового потока, создаваемого светодиодами. Это можно проиллюстрировать на следующем примере:

Светодиодный светильник, имеющий общий световой поток 5800 Лм с углом излучения 120 градусов создаёт на оси светильника на расстоянии 3 метра освещенность 205 лк. Такую же освещенность в тех же условиях будет создавать светильник с углом излучения 90 градусов, но со световым потоком 3400 Лм, что на 45 процентов меньше. Применить светильник с углом излучения 90 градусов вместо светильника с углом 120 градусов во многих случаях вполне возможно, а это приведет к экономии электроэнергии 45 %! А если применить светильник с углом излучения 60 градусов, то экономия уже составит более 70 % (!).

При этом, конечно же, необходимо учитывать светораспределение и понимать, что светильники с меньшим углом излучения будут создавать световое пятно половинной освещенности меньшего диаметра. Но, как показывает практика, светильники типа В3Г очень часто используются для освещения конкретного рабочего места, а не всего вокруг, например, при уличном освещении объектов нефтехимии. Применяя направленные светодиодные светильники в этих случаях можно сэкономить до 90 % электроэнергии, с учетом повышенной световой эффективности и концентрации светового потока таких светильников.

Кроме этого, светодиодные светильники имеют ещё ряд особенностей, которые надо учитывать.

Во-первых, у светодиодов достаточно большой световой поток сконцентрирован на очень небольшой площади излучения кристалла. Это приводит к тому, что светодиоды являются очень яркими источниками света и светильники на их основе могут иметь сильное слепящее действие. Если в борьбе с этим применять матовые рассеиватели, то будет заметная потеря светового потока, а значит и световой эффективности — основного аргумента применения светодиодов.

Слепящего действия можно избежать применяя направленные светодиодные светильники изменяя местоположение светильников и направление их свечения, а также подбирая угол излучения светодиодов.

Во-вторых, у светодиодов один из главных недостатков это сильная зависимость времени жизни от температуры на кристалле. С ростом температуры начинается быстрая деградация, уменьшается световой поток и срок, в течение которого величина светового потока остаётся приемлемой. Хороший теплоотвод на корпус светодиодного светильника является гарантией его долговременной работы. В этой связи можно сказать, что светодиодные лампы не могут обеспечить такой теплоотвод, а применяемые в них радиаторы будут эффективны только в открытых светильниках с хорошей конвекцией. В закрытых светильниках у таких ламп будет сильно ограничен срок службы. Специально сконструированный светодиодный светильник должен обеспечивать как можно более эффективный отвод тепла от кристалла светодиода на корпус светильника. 

Если сравнивать два светодиодных светильника одинаковой мощности, то больший срок жизни будет у того, корпус которого больше греется.

В-третьих, в связи с тем, что на рынке появляется очень много производителей светодиодов, светодиодных модулей и светильников на их основе, надо очень внимательно относиться к выбору светильников, обращая внимание на то, какие именно светодиоды, модули и драйверы питания установлены в светильниках и отдавать предпочтение известным мировым лидерам в этой области. Учитывая, что на сегодняшний день срок жизни светодиодов зависит от многих факторов и может быть меньше, чем ожидается, надо быть готовым к тому, чтобы была возможность в случае необходимости заменить вышедшие из строя светодиоды или драйверы питания к ним. В случае применения в светильниках комплектующих известных производителей это можно будет сделать значительно проще.

Основными достоинствами светодиодных светильников являются:

• Достаточно высокая световая отдача, значительно выше, чем у ламп накаливания. Однако не надо забывать, что на сегодняшний день у газоразрядных ламп типа ДНАТ она  в полтора раза больше, чем у светодиодов, поэтому замена светильников с такими лампами на светодиодные исходя из соображений энергоэффективности совершенно не имеет смысла. Заменять, например, лампы накаливания на газоразрядные значительно более эффективно с точки зрения энергосбережения, чем заменять их на светодиодные. Со временем световая отдача светодиодов несомненно будет возрастать и сравняется с отдачей газоразрядных ламп.
• Отсутствие вредных веществ, в частности ртути. Поэтому нет необходимости специальной утилизации светодиодов.
• Разнообразие вариантов спектра излучения и цветовой температуры. Подавляющее большинство современных белых светодиодов основаны на излучении люминофора, поэтому спектр излучения и цветопередача полностью определяются его свойствами и практически не отличается от спектра люминесцентных ламп.
• Питание светодиодов осуществляется постоянным током, поэтому при применении светодиодных светильников полностью отсутствует стробоскопический эффект и мерцания.
• Продолжительность жизни светодиодов значительно больше, чем у любых других источников света.

К недостаткам светодиодов можно отнести:

• высокая цена;
• высокая яркость свечения.

угол рассеивания и другие характеристики

Главная » Виды ламп » Светодиоды

Автор: Школа светодизайна MosBuild

Светодиодная лампочка – это чудо-изобретение. Ведь до ее появления при превращении электричества в свет получалось промежуточное физическое явление. Электрический ток течет по проводам, побочный эффект этого – выработка тепла: проводник нагревается, и на это уходит часть энергии тока.

Природа светодиодного свечения

Не сразу люди догадались это тепло использовать для обогрева помещений и для освещения. В последнем случае необходимо так сильно разогреть проволоку, чтобы она сама начала светиться. И не красным цветом раскаленной в печи стали, а ярко до ослепительности. Получается, свет в данном случае лишь второй продукт после тепла. Ток вырабатывает тепло, а тепло разогревает металл, заставляя его светиться.

Лампа накаливания

Такая двухшаговая схема использования электроэнергии – явление обычное. Что при использовании электричества, что при его выработке. Потому что механическая энергия воды, например, не сразу дает ток, а сначала вращает турбину, прикрепленную к ротору генератора, ротор со статором вместе вырабатывают переменное магнитное поле, а уж поле формирует электрический ток в проводниках. Аналогично и с тепловой генерацией.

Полупроводники дали возможность сразу, без посредников превращать одни виды энергии в другие. Соответственно, при этом сразу увеличился КПД, что способствовало эффективности и экономичности. В солнечных батареях солнечная энергия прямо переходит в электрическую. А электрическая так же просто излучается в виде света. При этом механика процесса несложна – простая пластинка полупроводника с определенными свойствами. Вот это и есть та самая революция XXI века, которую уже давно предрекали, и возможности которой еще не полностью изучены.

Нас интересует полупроводник – излучатель света, выполненный в виде диода, светодиод.

Интересны его свойства. У него много плюсов. Но и минусы уже нашлись. А может, его минусы – это просто не совсем понятые и нереализованные плюсы?

Свет полупроводник излучает безынерционно. Приложить можно постоянное напряжение, а можно – переменное. Причем в широком диапазоне напряжений. И он начнет светиться, причем так, как к нему приложили напряжение. Постоянное – будет свет постоянный, переменное – начнет мигать. Это считается недостатком светодиодных ламп. Но это не их недостаток, а недостаток напряжения, которое на него подают. Подавайте сглаженное, стабилизированное, или вообще постоянное, они и будут светить непрерывно и мягко.

Угол рассеяния света

Абсолютно такая же картина с углом рассеяния света. Светодиод выпускается в виде маленьких прямоугольных пластинок, и светит у него одна из граней. Ну и свет от нее будет, соответственно, как от плоской светящейся пластинки, или светящегося окошка. То есть рассеяние у него обычное для некогерентного света.

Большая часть света идет перпендикулярно, а вокруг оси направленности (перпендикуляра к поверхности) его поток убывает обратно пропорционально тангенсу угла отклонения. В общем, диаграмма направленности элементарного светодиода примерно такая же, как и диаграмма плоского светильника из тех же светодиодов. Получается, он светит вперед конусом с размытой границей. Примерный угол конуса света – около 120°.

Сейчас выпускают светодиодные лампы по форме точь-в-точь как лампы накаливания: с резьбой Эдисона, стеклянным баллоном и даже имитацией спирали внутри баллона. Причем спираль выполнена из проволочки, покрытой полупроводником, и эта проволочка излучает свет.

И какой у нее угол рассеяния? Проволочка – это цилиндр, значит, направление рассеяния по двум координатам будет 360 градусов, но проволочку изогнули и втиснули, и стала она светить точно так же, как спираль в лампе накаливания. Такая модель явно шаг назад относительно прогресса, поэтому, думается, она вряд ли проживет достаточно долго. Ровно до тех времен, когда «лампочка Ильича» уже не будет вызывать ни у кого ностальгию.

Диаграмма направленности светодиодной лампы

Диаграммы направленности различных ламп

Вот диаграммы направленности разных выпускаемых сейчас светодиодных ламп:

1. матовое полушарие с цоколем E27. Светит так же, как плоская лампа;
   
2. E27, но диаграмма значительно шире. Примерно как у обычных таких же по форме лампочек накаливания;
   
3. то же, но E14 – «толстенькая» свеча;
   
4. E14 – матовая свеча;
5. «кукуруза» Е27 и Е14;
   
6. GU10;
   
7. MR16;
   
8. E14 – свеча с тремя лепестками;
   
9. E14 и E27 с конусной линзой.

   E14 и E27 с конусной линзой

По диаграммам направленности можно видеть, как поведет себя лампа в разных видах подключений. Там, где сверху на диаграмме завал, понятно, что если лампу поставить в люстру баллоном вверх, потолок останется неосвещенным. Некоторые из таких ламп хороши в люстрах, некоторые – в настольных светильниках.

Человеческая фантазия неисчерпаема. Впереди еще множество экспериментов с диодными шнурами, лентами, матрицами, подсветками разной степени скрытности источника. Пока какой-то элемент не будет окончательно унифицирован в качестве общего для всех систем, легко подключаемого модуля. Вот тогда и можно будет «строить свет» таким, каким хочется.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Углы луча светодиодов — полное руководство

В особенности для новых садоводов угол луча светодиодного светильника может показаться сложной концепцией, особенно при анализе терминологии при выборе светильников. Угол луча относится к углу потока света от светодиодных излучателей. Угол луча измеряется в градусах, большинство углов луча светодиодов находятся где-то между 120 и 90 градусами. Некоторые светодиоды COB могут даже иметь угол луча 180 градусов.

Некоторые могут предположить, что принцип «чем больше, тем лучше» имеет смысл, особенно если вы растете в более крупных условиях. Больший угол луча означает, что означает, что ваш свет от излучателей будет распространяться по большей площади поверхности, но это может привести к более низкой концентрации света в целом.

Выбор правильного угла луча иногда кажется тонким балансом. Такие факторы, как высота потолка и размер вашей гроу-среды, влияют на то, какой угол луча вы должны выбрать при выборе освещения.

Как измерить угол луча?

Угол луча измеряется одним из двух способов. Вы можете измерить угол луча, измерив угол, при котором достигается 10% пиковой интенсивности по обе стороны от центра источника света. Однако это довольно редко.

Чаще всего вы увидите метод, называемый «полная ширина, половина максимума» (FWHM), который измеряет угол, при котором свет имеет 50% пиковой интенсивности по обе стороны от центра источника. Например, если угол света достигает 40% от его интенсивности при 45 градусах, угол его луча будет измеряться как 90 градусов с использованием FWHM.

Угол луча может сбивать с толку при переключении с натриевых ламп. Все лампы HPS имеют угол луча 360 градусов. Это большая часть того, почему лампы HPS неэффективны с точки зрения энергии

— им не хватает контроля над углом света, а значит тратится много лишней энергии.

Светодиодные фонари поставляются с отражателями, которые контролируют угол каждого диода. Существует два типа углов луча — широкие углы и узкие углы. Широкие углы могут составлять от 90 до 180 градусов, хотя 120 градусов — наиболее распространенный широкий угол. Узкие углы составляют 90 градусов или меньше, часто опускаясь до 60 градусов.

Какой угол луча мне нужен?

Концентрация света жизненно важна для здоровья растений, особенно когда речь идет о светодиодном освещении. Одним из преимуществ светодиодных осветительных приборов является возможность настраивать параметры спектра, чтобы лучше контролировать конечный результат. Чем больше разбавлена ​​ваша концентрация света, тем меньше у вас контроля. В то время как широкий угол луча рассеивает больше света, он обеспечивает менее интенсивный свет непосредственно под вашим светодиодом.

Большинство производителей предпочитают более узкие углы луча, в то время как широкоугольные светодиодные лампы используются в крупных розничных магазинах и торговых центрах для освещения больших пространств.

Точной формулы для определения правильного угла для вас не существует. Несколько факторов влияют на точный угол луча, необходимый для наиболее эффективного выращивания растений.

Высота потолка

Чем дальше ваши светильники от растений, тем меньше интенсивность света. Следовательно, более высокие потолки требуют более узких углов луча для компенсации. В среднем высота потолков колеблется между 8 и 9 метрами.ноги. В этом случае должен быть достаточен угол луча от 60 до 90 градусов.

Однако более крупные коммерческие предприятия часто работают в зданиях с очень высокими потолками. Если ваш потолок более 9 футов, вам понадобится угол луча 45 градусов или меньше. Вам также, вероятно, понадобится больше осветительных приборов, чтобы свет достигал всех уголков вашего пространства для выращивания.

Размер вашего пространства

Несмотря на то, что для выращивания часто необходимы более узкие углы луча, вы часто можете обойтись более широкими углами в меньшем пространстве. Это может сэкономить вам деньги, так как вам понадобится меньше приспособлений, не оказывая негативного влияния на здоровье вашего растения.

Фермеры-любители могут работать в отдельной комнате или палатке. Если ваше пространство составляет 4 на 4 фута и 5 на 5 квадратных футов, угла луча 120 градусов должно быть достаточно. Скорее всего, вы сможете обойтись одним светильником, если потолки не превышают девяти дюймов. Интенсивность света не уменьшится слишком сильно, поскольку он охватывает очень маленькое пространство.

Стены с высокой отражающей способностью

Хотя верно, что интенсивность света уменьшается по мере перемещения источников света выше (закон обратных квадратов), это неверно, если у вас стены с высокой отражающей способностью. Если ваши стены обладают высокой отражающей способностью (более 95%), вы потеряете очень мало света, если переместите свет выше, например, в палатках для выращивания. Перемещение источников света выше со стенами с высокой отражающей способностью фактически улучшит однородность и проникнет глубже в купол.

Углы луча светодиодов: итоги

Хотя поначалу углы луча могут показаться сложными, их легко понять, если немного узнать о том, как работают светодиодные фонари. Для более крупных коммерческих операций большинству производителей потребуется цепочка узкоугольных светодиодных фонарей. Однако гроверы-любители, работающие в небольшом пространстве, часто могут обойтись меньшим количеством света и более широким углом. Операции по выращиванию со стенами с высокой отражающей способностью могут использовать очень широкие углы и получать отличные результаты.

Если вы выбираете угол луча, большинство производителей добиваются успеха при углах луча в диапазоне от 60 до 90. Однако обстоятельства у всех уникальны. Потратьте некоторое время, чтобы рассмотреть ваше пространство для выращивания, особенно такие факторы, как размер и высота потолка, прежде чем принимать решение о диапазоне угла луча.

Как выбрать правильный угол луча для светодиодных светильников

Выбор правильного угла луча светодиодных светильников очень важен для любого проекта освещения. Представьте, что вы входите в тускло освещенное здание, как вы к этому относитесь? Возможно, вы больше никогда не захотите туда вернуться! Одной из причин этого является неправильный угол луча света.

Сегодня AIS LED расскажет вам, как выбрать правильный угол луча светодиодных фонарей

Что такое угол луча светодиодных фонарей?

Угол луча — это угол, под которым светодиодный свет распространяется по полу при включенном светодиодном освещении. Его также можно назвать распространением луча. Выбор правильного типа угла луча может дать вашему зданию правильную атмосферу и видимость. На следующей диаграмме показано, как изменяется угол луча.

При выборе угла луча светодиодных светильников основное внимание уделяется тому, чтобы пространство, которое вы хотите осветить, могло быть освещено. На самом деле, для любой цели освещения есть некоторые факторы, которые мы должны учитывать.

 

Соображения относительно угла луча

1, Тип здания

Тип здания является одним из факторов, который определяет, какой угол луча светодиодных ламп выбрать. Так же нужно учитывать, сколько осветительных приборов вам нужно в здании. Затем вы можете выбрать правильный угол луча. Потому что в зависимости от высоты потолка угол луча может влиять на освещенность и видимость. Например, для склада с высокими потолками потребуется светодиодный светильник для высоких пролетов с другим углом луча, чем для розничного магазина.

2, Количество светодиодных ламп

Если у вас есть здание площадью 50 000 квадратных футов, сколько люменов обеспечит правильную яркость? Согласно отраслевому стандарту, для коммерческого помещения нам нужно 70 люмен на квадратный фут. Как дизайнер по свету, для любого проекта освещения вы должны убедиться, что вы составили план дизайна схемы освещения, прежде чем выбирать угол луча светодиодных ламп.

После этого теперь можно прикинуть, сколько светильников вам понадобится.

Сначала умножьте площадь вашего здания на отраслевой стандарт, чтобы получить общее число в люменах.

50 000 (длина x ширина) x 70 люмен = 3 500 000 люмен (всего люмен)

Затем умножьте общее количество люменов на константу 1,40. Это число рассчитывается путем сложения коэффициента потерь света (0,75) и коэффициента использования (0,65). Это необходимо учитывать при расчете общего количества люменов для конкретного помещения.

1,40 x 3 500 000 (всего люменов) = 4 900 000 люменов (потери люменов)

Наконец, вам нужно сложить общий люмен и дополнительные люмены. Это покажет вам общее количество люменов, необходимое для освещения вашего пространства.

3 500 000 (всего люменов) + 4 900 000 (потери люменов) = 8 400 000 люменов

3, Высота потолков и светильников

Проверка высоты нашего потолка заключается в том, чтобы убедиться, что углы лучей перекрываются. В противном случае вы можете получить темную, тусклую область в вашем здании. Перекрывающиеся углы лучей гарантируют, что свет полностью покрывает ваше пространство и предотвратит травмы.

Стандартная высота потолка составляет от 7,9 до 8,9 футов. Таким образом, более широкий угол луча, 60 градусов или более, должен быть достаточным.