Как сделать умный LED-светильник быстро и дешево

№ 6(38)’2015
PDF версия
В настоящее время на смену газоразрядным лампам приходят светодиодные светильники. Сейчас многие производители «вчерашних» светильников пытаются освоить технологии создания светильников «завтрашнего дня». Чтобы начать производство новых светильников, можно либо заняться разработкой всех частей светильника «с нуля», либо создавать свое из уже существующих на рынке деталей и блоков. В этой статье мы покажем, что даже из стандартных модулей можно создать бюджетный светильник для улиц и промышленных зон с превосходными техническими характеристиками и интеллектуальным управлением.

Мир вокруг нас быстро меняется, новые технологии приходят в наш быт, а старые и привычные уходят в небытие. Всего несколько лет тому назад Стив Джобс впервые продемонстрировал миру новинку — iPad, и благодаря ей наша жизнь быстро наполнилась всевозможными планшетами. А вот автомобиль за эти же годы успел пройти эволюцию от средства, демонстрирующего социальный статус, к средству комфортного времяпровождения в пробках.

Экономическое развитие этих отраслей имеет разные перспективы — электронные гаджеты в ближайшие годы будут пользоваться устойчивым спросом. А вот автопром уже дошел до кризиса перенасыщения существующей дорожной инфраструктуры, и с ним может случиться смысловая перестройка, и он переориентируется в сторону производства общественных беспилотных электромобилей. Перестройка — болезненный процесс торможения и даже остановки развития или начало движения в другом направлении. К счастью, нашей светотехнической отрасли бурные перестройки и разрушительные революции пока не угрожают. Свет всегда будет нужен людям, поскольку их глаза плохо видят ночью. И темные ночи будут всегда, ведь Земля вращается вокруг Солнца. Люди все активнее живут и работают в темное время суток, и потому им нужно все больше и больше искусственного освещения, а значит, и производимых светильников. И хорошо, что смена поколений технологий освещения происходит спокойным эволюционным путем. В настоящее время на смену газоразрядным лампам приходят светодиодные светильники. Сейчас многие производители «вчерашних» светильников пытаются освоить технологии создания светильников «завтрашнего дня». Чтобы начать производство новых светильников, можно либо заняться разработкой всех частей светильника «с нуля», либо создавать свое из уже существующих на рынке деталей и блоков. В этой статье мы покажем, что даже из стандартных модулей можно создать бюджетный светильник для улиц и промышленных зон с превосходными техническими характеристиками и интеллектуальным управлением.

Начнем, пожалуй, с главного — со сбыта будущего светильника. Об этом уже позаботилось Правительство РФ, которое расчищает рынок от технологически старых источников света. Так, было выпущено постановление Правительства РФ от 28.08.2015 № 898, согласно которому с 1 июля 2016 г. государственные структуры не смогут закупать ни светильники, рассчитанные на лампу ДРЛ, ни сам источник света.

Теперь нужно подумать о том, каким должен быть светильник концептуально. Предполагается, что еще одним нововведением в освещении промышленных зон может стать изменение в пункте 7.28 новой редакции СП52.13330.2011. Но поскольку изменения еще не вступили в силу, не стоит цитировать текст документа. Однако суть их такова: появятся требования к максимальной удельной мощности осветительной установки (ОУ), а для снижения освещенности дорожного покрытия в местах, используемых в короткие промежутки времени, например при сменной работе, будет требоваться применять автоматические регуляторы светового потока ОУ. Из этого можно сделать вывод, что рынку будут нужны светильники с возможностью интеллектуального управления.

Посмотрим на современную компонентную базу, из которой можно собрать недорогой светильник.

  • Светодиоды

Законодатель моды на светодиоды, компания Сree, полгода назад анонсировала новые светодиоды семейств MHD и XHP. Значит, в ближайшие три года эти устройства будут лучшими на рынке по техническим параметрам. Ближайшие конкуренты Cree уже готовятся выпустить вдогонку аналогичные светодиоды. Следовательно, цена решений на базе таких LED на рынке будет наиболее конкурентоспособной. Характеристики новых светодиодов Cree приведены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики шести моделей новых светодиодов Cree

Величины

MHB-A

MHD-E

MHD-G

XHP35

XHP50

XHP70

Размеры, мм

5×5

7×7

3,5×3,5

5×5

7×7

Модификации

9 В

9 В

18 В

 

6 В

6 В

18 В

18 В

36 В

12 В

12 В

12 В

36 В

36 В

 

 

 

 

Максимальный ток, А

0,7 (9 В)

1,4 (9 В)

1 (18 В)

1,05 (12 В)

3 (6 В)

4,8 (6 В)

0,35 (18 В)

0,7 (18 В)

0,5 (36 В)

 

1,5 (12 В)

2,4 (12 В)

0,175 (36 В)

0,35 (36 В)

Максимальная мощность, Вт

7

13

19

12

19

32

Максимальный световой поток

830

1807

2545

1528

2546

4022

CRI

Цветовая температура, K

2700–3500

4000–6500

2700–3500

4000–5000

5000–6500

2600–3700

3700–5000

5000–8300

70

 

+

 

+

+

+

+

+

80

+

+

+

+

+

+

 

 

85

 

 

 

 

 

+

 

 

90

+

+

+

+

 

+

 

 

                   

Одна из основных идей, заложенных Cree в новые светодиоды, — увеличение как их светоотдачи, так и светимости (плотности светового потока на единицу площади источника света). Причина проста: чем меньше источник света, тем дешевле оптическая система светильника с его применением.

  • Оптика

Вторичная оптика нужна для того, чтобы направить свет от источника в нужную сторону, осветить то, что требуется, и защитить глаза от прямого слепящего света. Помимо того, оптика может герметично защищать светодиодную плату от внешней среды. Также оптика должна быть конструктивно удобной в применении и экономить человеко-часы при серийной сборке светильников. Все эти качества удалось объединить в одном решении компании LEDIL, которая создала семейства линзовых модулей Strada-2×2MX и HB-2×2MX для работы со сверхмощными светодиодами Cree MHD и XHP70. В настоящее время доступны линзы, представленные на рис. 1–3.

Рис. 1. Линза CS14632_STRADA-2×2MX-DWC для освещения автодорог:
а) внешний вид;
б) диаграмма

В ближайшее время ассортимент таких линз с различными КСС будет значительно расширен.

Линза CS14713_HB-2X2MX-W для промышленных светильников: а) внешний вид;   б) диаграмма

Рис. 2. Линза CS14713_HB-2X2MX-W для промышленных светильников:
а) внешний вид;
б) диаграмма

Габариты линз Strada-2×2MX и HB-2×2MX составляют 90×90×15 мм. В комплект поставки входит силиконовая прокладка, герметично защищающая светодиоды и плату от внешних воздействий.

Линза CS14764_STRADA-2X2MX-VSM для освещения площадей:  а) внешний вид;  б) диаграмма

Рис. 3. Линза CS14764_STRADA-2X2MX-VSM для освещения площадей:
а) внешний вид;
б) диаграмма

Cree допускает нагрев кристаллов новых светодиодов до 105 °С, что позволяет увеличить рабочую температуру радиатора, не уменьшая ресурс работы светодиода. Увеличение рабочей температуры радиатора позволит сэкономить на его габаритах, но потребует применения оптики из материалов, стойких к высокой температуре. Для таких экстремальных применений компания LEDIL готовит к выпуску линзу FN14825_STRADA-2X2MX-SI-DWC из оптического силикона (рис. 4).

Линза FN14825_STRADA-2X2MX-SI-DWC:  а) внешний вид;  б) диаграмма

Рис. 4. Линза FN14825_STRADA-2X2MX-SI-DWC:
а) внешний вид;
б) диаграмма

Однако все эти компоненты еще не являются кирпичами для строительства светильника, это скорее песок и цемент, из которого можно делать кирпичи нужной кондиции при наличии соответствующего оборудования и высококвалифицированных работников. Чтобы быстро создать светильник, желательно иметь готовый светодиодный модуль, состоящий из светодиодной платы и согласованной с ним оптики.

На российском рынке представлена продукция компании Rainbow. Она выпускает такие модули. Rainbow имеет статус LEDIL OpticalSolution Provider и Cree Solution Provider. Это значит, что разработанные ею модули полностью соответствуют тем техническим требованиям, которые заложили Cree и LEDIL в свои компоненты. Производителям светильников это дает гарантию того, что модули разработаны и сделаны грамотно, без технических ошибок.

В настоящее время компания Rainbow выпускает несколько модификаций светодиодных модулей, которые приведены в табл. 2.

Таблица 2. Модификации светодиодных модулей компании Rainbow

Модель модуля

Серия диода

Мощность модуля, Вт

Энергоэффективность модуля*, лм/Вт

RT551.01-01

CREE XM-L2

До 27

>115

RT553.01-01

CREE XP-L

До 27

>125

RT553.01-02

CREE XHP35

До 45

>120

RT546.01-01

CREE MHD-G

До 60

>130

* При температуре светодиодов Tsp = +55 °С.

Данные светодиодные модули предназначены для построения компактных высокоэффективных уличных или промышленных светильников различных мощностей. Разнообразие вариантов энергоэффективности позволяет подобрать оптимальное технико-экономическое решение для каждой конкретной задачи. На рис. 5 представлен один из таких модулей.

Модуль компании Rainbow

Рис. 5. Модуль компании Rainbow

Поскольку линза герметично защищает светодиодную плату, такой модуль легко конструктивно совмещается с радиатором RLP01 (рис. 6).

Радиатор RLP01

Рис. 6. Радиатор RLP01

Используя эти модули, можно очень быстро создать светильник с определенными параметрами (табл. 3).

Таблица 3. Параметры светильника

Наименование комплекта

RLP-01-180-01-57-P

RLP-01-180-01-56-P-2X2

Тип применяемой оптики

LEDIL 2X6-IP

LEDIL 2X2MX

Светодиодный модуль

RT507.08-01

RT546.01-01

Световой поток светильника*, лм

6310

6178

Мощность светильника*, Вт

57

56,2

Световая отдача*, лм/Вт

111

110

*С учетом всех потерь.

Технически это близкий аналог популярных в прошлом и ныне списываемых светильников с лампами ДРЛ-250. Такие светильники часто используются при освещении жилых дворов и территорий промышленных комплексов.

Световые диаграммы светильников могут быть разнообразными. Это зависит только от подбора линзы с нужным светораспределением. В настоящее время есть выбор из четырех видов линз LEDIL семейства 2X2MX и из десяти видов линз LEDIL семейства 2X6-IP. Внутри каждого семейства все линзы стандартны по габаритам и взаимозаменяемы по установочным размерам.

Теперь обсудим интеллектуальное управление светом. Грамотное управление светильниками позволяет экономить до 70 % затрат на освещение. В мире существуют много разных и сложных систем контроля освещения. Есть системы, позволяющие управлять каждым светильником в режиме онлайн с другого конца планеты. Но в большинстве случаев управление освещением сводится к своевременному включению и выключению света или изменению его яркости (диммированию) по заданному графику. Для простых задач нужно использовать простое и недорогое решение, например интеллектуальные блоки питания компании MOONS серии CLKS с функцией Integrated Dynadimmer (рис. 7), совместимые с модулями серии RLP01.

Блок питания компании MOONSсерии CLKS

Рис. 7. Блок питания компании MOONSсерии CLKS

Встроенная функция диммирования Integrated Dynadimmer предназначена для установки различного уровня освещенности на объекте в зависимости от времени суток. Такая возможность позволяет гибко настраивать источники питания и значительно снижать энергопотребление осветительной установки. При этом не требуется организовывать «внешнюю» систему управления.

Используя функцию Integrated Dynadimmer, можно установить до пяти временных интервалов и задать для них требуемый уровень светового потока/освещенности. Встроенные внутренние виртуальные часы позволяют программировать переход с зимнего графика работы светильника на летний. Например, установленный план диммирования на зимний период (табл. 4) автоматически перейдет на летнее время (табл. 5).

Таблица 4. План диммирования на зимний период

Время, ч

Уровень освещенности, %

17:00–23:00

100

23:00–00:00

75

00:00–04:00

50

04:00–05:00

75

05:00–10:00

100

Таблица 5. План диммирования на летний период

Время, ч

Уровень освещенности, %

22:00–23:00

100

23:00–00:00

75

00:00–04:00

50

04:00–05:00

75

Таким образом, изменяя параметры временных диапазонов и уровней диммирования, можно реализовать различные требования по экономии электроэнергии с учетом сезонных изменений продолжительности дня и ночи.

Модули и блоки, рассмотренные в этой статье, помогают быстро создать свой светильник с минимальными инвестициями в разработку и начать его производство почти по отверточной технологии. В модулях применены самые передовые и лучшие компоненты, которые изначально разрабатывались с целью снижения себестоимости светильника. Это сделает продукцию конкурентоспособной на рынке. Надежный производственный партнер компания Rainbow дает уверенность в качестве используемых модулей для сборки светильников.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *