Время менять свет

То, что произошло на рынке светодиодного освещения в начале ХХI века можно назвать световой революцией. Кто мог подумать, что полупроводниковый диод, рожденный в 20-е годы прошлого века, обнаруженный совершенно случайно и работающий на совершенно других принципах, чем классические источники света, перевернет отрасль освещения и станет совершенно конкурентоспособным, по сравнению с «классикой» и начнет вытеснять её с рынка. И все это произойдёт за 10 лет!

Сама технология, позволявшая получать видимый свет с помощью светодиодов, появилась еще в 60-х годах прошлого века. Первыми появились светодиоды, излучавшие красный цвет, затем желтый и зеленый. Такие светодиоды годились для индикации. Эти светодиоды оказались востребованы в автомобильной индустрии. Однако в источники света для общего освещения они не годились. Чтобы получить белый свет требовалась синяя составляющая спектра — нужно было создать сверхъяркий синий светодиод. Только в 1996 году компании Nichia удалось получить сверхъяркий светодиод белого цвета. С этого момента препятствий для применения светодиодов в освещении больше не было.

Первые образцы светодиодных светильников обладали светоотдачей около 20 Люмен на Ватт мощности, что было близко к показателям ламп накаливания, при стоимости в сотни раз выше.

Светодиоды с такими параметрами не могли найти широкого применения в отрасли, а применялись там, где важны были другие их положительные качества как долговечность, миниатюрность и надежность. Поэтому одними из первых мест применения светодиодов в качестве источника света была медицинская отрасль и автомобилестроение.

Но производители светодиодных кристаллов постоянно совершенствовали технологию и в настоящее время добились существенных результатов. Современные светодиоды обогнали по энергоэффективности все традиционные источники освещения. К примеру, энергоэффективность широко используемых для уличного освещения натриевых ламп (ДНаТ) около 100 Люмен на Ватт. В то же время эффективность современных светодиодов уже достигает 160-180 Люмен на Ватт. А если прибавить к этому тот факт, что светодиоды более компактны, имеют гораздо большую механическую прочность, менее зависимы от условий окружающей среды и, самое главное, обеспечивают освещение намного более высокого качества, чем остальные традиционные источники света, целесообразность модернизации существующих систем освещения, путем установки светодиодных светильников становится очевидной.

Еще одним свойством, которое позволяет получить еще большую экономию средств при использовании светодиодного освещения, является возможность диммирования.

Диммирование — это процесс уменьшения яркости источника света. В самом деле, какой смысл освещать территорию в полную силу, когда на ней никого нет? Достаточно слабого «дежурного» освещения. Светодиодное освещение позволяет реализовать эту возможность максимально. Если диммирование других источников света невозможно в принципе или в ограниченных пределах, то светодиодное освещение позволяет легко менять яркость света от 10 до 100% без ухудшения качества. За счет диммирования можно снизить затраты на электроэнергию на 40%, а это не только снижение денежных затрат, но и снижение выбросов СО₂ — проблема, которой сегодня уделяется большое внимание.

Для реализации функций диммирования применяют различные технологии. Они могут быть как самыми простыми, на базе датчиков движения, так и сложными, на базе контроллеров, соединенных в сеть, позволяющих реализовать любые сценарии освещения и получить наиболее оптимальное использование системы освещения. Такие системы называются Smart Street Light.

Для системы освещения яркость источника света и его экономичность, безусловно, одни из важнейших его характеристик. Но не единственные. Коммерческая эксплуатация систем освещения накладывает дополнительные, не менее важные требования к светильникам.

В первую очередь это низкие эксплуатационные расходы. Лампа, которая используется в коммерческой системе освещения, должна требовать минимальных усилий по её обслуживанию. По этому параметру LED лампы намного опережают натриевые лампы. Срок службы натриевой лампы (ДНаТ) от полугода до года, после чего она либо выходит из строя, либо настолько ухудшает свои характеристики, что её дальнейшая эксплуатация нецелесообразна. Вот и приходится, как минимум, раз в год нести расходы на новую лампу и на работы по её замене. Светодиодные светильники не только служат более 10 лет, но и, что не менее важно, обеспечивают постоянство световых характеристик все это время. Да и сам светодиодный источник света имеет намного большую механическую прочность, чем стеклянная колба.

Вторым, не менее важным показателем, является качество света. Лампы ДНаТ, при всей яркости излучаемого ими света, светят в очень узком диапазоне оранжевого спектра, что сильно ограничивает визуальное восприятие предметов человеческим глазом и искажает цветопередачу. При этом наблюдается интересный эффект, когда при увеличении силы света нельзя сказать, что стало лучше видно. Всему виной узкий спектр излучения. Да и цвета при таком освещении либо различаются с трудом, либо вообще неразличимы. Кроме того, свет у ДНаТ ламп имеет пульсации, которые вредны для человеческого глаза и вызывают повышенную утомляемость. Светодиодные лампы дают спектр излучения, максимально приближенный к солнечному. Чувствительность человеческого глаза при таком освещении максимальна, искажение цветов отсутствует, так же как и пульсации, что позволяет человеку чувствовать себя максимально комфортно.

Ну и третьим, но не последним преимуществом LED освещения против традиционного, является стабильность. Лампы ДНаТ при сильном морозе могут не запуститься. Также они должны остыть после выключения в течении нескольких минут перед последующим включением. Иначе им грозит та же опасность. В отличие от них, светодиодные лампы не испытывают никаких трудностей как с запуском в холодную погоду, так и при повторных запусках.

Ничего идеального в этом мире не бывает и у технологии ЛЕД освещения есть свои слабые стороны.

Первый момент — это цена. По сравнению со всеми остальными промышленными источниками света, цена на светодиодные светильники самая высокая.

Второй момент, это скорее даже не слабая сторона, а особенность эксплуатации. Так как светодиод при работе выделяет много тепла, то он нуждается в качественном теплоотводе. Поэтому светодиодные светильники должны быть грамотно спроектированы, т.к. при перегреве светодиоды быстро деградируют и могут выйти из строя.

Время натриевых ламп, которые были основным источником уличного света, прошло. Большинство потребителей осознало все преимущества светодиодного освещения. На все большем количестве объектов происходит замена ДНаТ или ДРЛ на светодиодные. Этот процесс становится лавинообразным. При проектировании новых объектов применение светодиодного освещения стало не только нормой, но и правилом.

В Европейском Союзе уделяют пристальное внимание экономии энергоресурсов и проблеме снижения выбросов углекислого газа в окружающую среду. Правительства стран Евросоюза стимулируют переход потребителей на энергосберегающие источники освещения. Для реализации этой программы выделяются значительные средства и предоставляются налоговые послабления для организаций, поддерживающих эту инициативу. При этом наиболее перспективным считается направление Smart Light (установка ЛЕД ламп + интеллектуальная система управления освещением).

Кроме снижения затрат на электроэнергию и, соответственно, выбросов СО₂, правительство выражает серьезную озабоченность применением источников света, содержащими вредные вещества. В связи с этим, была выпущена Европейская Директива RoHS 2015/863/EU, согласно которой к 22 июля 2019 года году будут запрещены к использованию лампы ДРЛ и лампы ДНаТ, как небезопасные. В светодиодных источниках света такие вещества не используются, поэтому их применение только приветствуется.

Судя по всем признакам — ДА. Несмотря на бурное развитие светодиодной индустрии, технологический предел уже почти достигнут. Каждый следующий рубеж энергоэффективности светодиодов давался все большей ценой. Теоретическим пределом считается рубеж 300 Люмен на Ватт, но коммерчески целесообразным является значение энергоэффективности в 200 Люмен на Ватт. Поэтому новых прорывов в энергоэффективности ожидать уже не стоит, а имеющиеся светодиодные лампы могут лишь незначительно подешеветь за счет оптимизации производства.

В то же время, после вступления в силу Директивы Евросоюза, с 2021 года ожидаются штрафные санкции к потребителям, продолжающим использование ламп устаревшего типа — ДРЛ и ДНаТ.

Оптимальным периодом для замены системы освещения организации на ЛЕД является весенне-осенний период, т.к. помимо более комфортных условий труда персонала, осуществляющего монтаж, это дает возможность быть готовым и использовать систему в зимний период, когда продолжительность темного времени суток максимальна и, соответственно, экономический эффект от использования более эффективной системы освещения тоже максимален.

С учетом сказанного выше, переход на новый тип освещения неизбежен в любом случае и в выигрыше будут те потребители, которые позаботятся об обновлении своего освещения заранее. Остается открытым только один вопрос: как выбрать оптимальные лампы? Но об этом наша следующая статья.