Уличная и индустриальная оптика LEDiL

Когда-то, давным-давно, люди ложились спать на закате и просыпались с первыми лучами солнца. Им нужно было успеть переделать много дел, пока было хоть что-то видно. Но поскольку дел у людей всегда больше, чем длится день, люди стали использовать огонь для искусственного освещения в темное время суток. Лампады, лучины, свечи и керосинки тысячи лет освещали хижины и дворцы. Появление газовых светильников и газораспределительных сетей позволило вывести искусственное освещение из домов на улицы в крупных городах. А как только люди освоили электричество, то всего лишь за сто с небольшим лет залили искусственным светом практически всю нашу планету.

Теперь мы живем в ярко освещенном мире, где разнообразные светильники успешно превращают ночь в день: уличные освещают автодороги, промышленные — цеха и рабочие места в них, а во дворах светильники делают придомовые территории комфортными и безопасными. Но плата за все это — огромное энергопотребление. Подспорьем в борьбе за экономию стали энергосберегающие технологии освещения. Лампы накаливания начали вытесняться газоразрядными, а бурное развитие светодиодных источников света породило новую волну еще более надежных и очень экономичных светильников. И сейчас мы живем или участвуем в процессе перехода систем освещения на светодиодные технологии.

У светодиодов есть множество технических преимуществ, а если говорить об их свойствах как источников света, то принципиальное отличие от предшествующих ламп — повышенная габаритная яркость. Несколько сверхъярких светодиодных точек излучают такой же поток света, что и большой стеклянный «пузырь» лампы накаливания. Высокая габаритная яркость дискомфортна для зрения, поэтому при создании светодиодных светильников нужно тщательно продумывать защиту глаз от попадания прямого света светодиодов. Есть еще одна возможность сделать освещение экономичным — это светить только туда, куда нужно. Чтобы направить свет в нужную сторону, применяют вторичную оптику: рефлекторы и линзы.

Компания LEDiL известна тем, что производит самый широкий ассортимент оптики для различных применений. Одно из самых популярных семейств оптики — это линзы 2×2. Их внешний вид показан на рис. 1, а возможные варианты световых диаграмм представлены на рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид линз 2×2

Рис. 2. Диаграммы распределения силы света светильников промышленного освещения

Ассортимент световых диаграмм линз 2×2 для освещения автодорог (рис. 3) значительно шире, потому как существуют разные сценарии уличного освещения: дороги бывают с разным количеством полос, типом покрытия, светильники устанавливаются на кронштейнах длиной 0,5–2,5 м и имеют наклон 0–30° на опорах различной высоты и с разным шагом. Применяются следующие типовые схемы расстановки опор: прямоугольная двусторонняя, шахматная двусторонняя, односторонняя и осевая двурядная (по центру разделительной полосы опоры с двумя светильниками).

Рис. 3. Уличные световые диаграммы

Качественное дорожное освещение — важный элемент безопасности для водителей и пешеходов, поэтому во всех странах существуют жесткие отраслевые стандарты, определяющие яркость или освещенность дорожного полотна, продольную и поперечную равномерность распределения света на дороге, слепящее воздействие светильников на водителей. В России основные нормативные документы — это ГОСТ Р 55706-2013 и СП 52.13330.2011.

Компания LEDiL разрабатывает оптику, которую удобно применять. Это важно, поскольку благодаря этому снижается время сборки и повышается качество конечной продукции. К примеру, семейство мульти-линз 2×2 выполнено в единых габаритах 50×50 мм (рис. 3) и имеет различные диаграммы распределения света (они представлены на странице [6] в соответствующих разделах вкладки «Модули»). Такой подход позволяет создавать светильники с разными кривыми силы света (КСС) на основе одного корпуса светильника и одной светодиодной платы. Аналогичный подход был применен и при разработке мультилинз семейства 2×6 (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид мультилинзы 2×6

Конструкция мультилинзы и силиконовая прокладка дают возможность технологически просто защитить светодиодную плату от неблагоприятных воздействий внешней среды. Герметизация на уровне IP67 позволяет создавать светильники без защитного стекла, что экономит до 20% светового потока. Такая экономия позволяет сократить количество светодиодов и линз на 20%, применить драйвер питания на меньшую мощность (и, соответственно, с меньшей стоимостью), отводить от светодиодов меньшее количество тепла и тем самым сэкономить на весе и размерах радиатора. Совокупный выигрыш в снижении себестоимости светильника может достигать 40%.

Диаграммы распределения силы света линз 2×6 также представлены на странице [6] (вкладка «Модули»).

В настоящее время компания LEDiL активно работает над созданием нового семейства мультилинз для промышленного освещения FLORENCE-3R-IP67, которые также будут механически совместимы друг с другом. Новые линзы работают с соответствующими стандарту ZHAGA светодиодными платами Fortimo LED Line 1ft 1100lm 830 3R HV2, разработанными компанией Philips. Первая линза этого семейства с углом излучения по уровню 0,5Iv в 90° представлена на рис. 5.

Рис. 5. Внешний вид линзы FLORENCE-3R-IP-Z90

Но, пожалуй, самая интересная оптическая новинка LEDiL — семейство линз Stradella. Экономической предпосылкой для разработки этой оптики было драматическое падение цен на светодиоды в последние два года. Дешевые светодиоды требуют недорогих линз, потому и была создана серия Stradella (рис. 6, 7). С оптической точки зрения, новые мультилинзы гораздо лучше распределяют габаритную яркость по площади. И включенный светильник с линзами Stradella смотрится как единая светящаяся поверхность, а не набор сверхъярких точек. Такое решение — большой шаг на пути к созданию светодиодного освещения, комфортного для зрения.

Рис. 6. Внешний вид одиночной линзы Stradella-8

Рис. 7. Внешний вид мультилинзы Stradella-8

Линзы семейства Stradella работают со светодиодами Cree XT-E и их габаритными аналогами. Оптика выпускается в одиночном исполнении и в виде модулей из восьми линз, а в начале 2017 г. ожидается выпуск модулей на 16 и более линз. Световые диаграммы этой оптики представлены на страницах [7, 8].

Одиночные линзы и модули на 8 и 16 светоточек способны защитить светодиоды от воздействий внешней среды, но для полной герметизации светильник нужно будет аккуратно заливать силиконовыми компаундами либо применять защитное стекло, герметично установленное на корпус светильника. В таблице на конкретных примерах показано, как работает уличная оптика Stradella-8 c плоским защитным стеклом.

Примечание: * — 16,5 Клм @ 40 м & h = 10 м – световой поток светильника при шаге установки опор d и высоте установки h

Для освещения индустриальных объектов хорошо подходят линзы Stradella-HB. Для создания этой линзы инженеры LEDiL применили нестандартное оптическое решение, показанное на рис. 8.

Рис. 8. Внешний вид линзы Stradella-HB-8

В настоящее время доступны три «индустриальные» диаграммы с углом излучения по уровню 0,5Iv 30, 60 и 90°.

На рис. 9 показан пример расчета общего освещения производственного цеха светильниками с оптикой C15184_Stradella-8-HB-M, отвечающий жестким требованиям СП 52.13330.2011 и ГОСТ Р 55710-2013 по равномерности и по минимальной освещенности в 200 лк на горизонтальной рабочей поверхности на высоте 0,8 м.

Рис. 9. Пример расчета освещения цеха

* * *

Новая оптика Stradella позволяет сделать освещение лучше и комфортнее за меньшие деньги. Технологии экономичного освещения сейчас популярны и активно насаждаются во всех странах «сверху». Вероятно, в ближайшие десятилетия идеология развития мировой экономики может измениться от философии потребления к философии экономии, и в борьбе за сохранение привычного уровня комфорта люди перестанут так ярко освещать космос, как показано на картинке в начале статьи.