Виды и классификация уличных светодиодных светильников и прожекторов
По назначению прожекторы бывают:
- Дальнего действия (применяются для освещения объектов, расположенных на большом расстоянии).
- Заливающего света (для освещения больших площадей, например стадионов, театральных площадок).
- Сигнальные (для передачи информации).
- Акцентные (для локального освещения объектов).
В качестве источников света в уличные светильники и прожекторы устанавливают:
- Светодиоды.
- Светодиодные матрицы.
- Металлогалогенные лампы.
- Ртутные лампы.
- Ксеноновые лампы.
По классу защиты (IP) от попадания в корпус уличного светильника или прожектора пыли и воды они выпускаются для работы:
- В закрытых помещениях (IP40).
- На улице под открытым небом (IP64).
- Под водой (IP68).
В современных уличных светильниках и прожекторах вместо ламп устанавливают светодиоды или светодиодные матрицы, так как они по всем техническим характеристикам многократно превосходят лампы любого типа. Главным преимуществом светодиодных источников света являются низкая потребляемая мощность и большой срок службы. Благодаря этим показателям, несмотря на более высокую закупочную цену уличных светодиодных осветительных приборов, эксплуатационные затраты получаются низкими, что обеспечивает большую экономию денег в долгосрочной перспективе.
Светодиоды и светодиодные матрицы из-за конструктивных особенностей имеют узкий угол излучения светового потока (около 120°), в результате чего однозначно классифицировать световые приборы стало сложно. Если в светодиодном светильнике светодиоды или светодиодные матрицы установлены на одной плоскости, то он уже по определению является Прожектором.
По предназначению светодиодные прожекторы бывают:
- Ландшафтные (применяются для подсветки зеленых насаждений в парках или на дачных участках).
- Архитектурные (устанавливаются для декоративной подсветки зданий, сооружений или памятников).
- Осветительные (служат для освещения дворовых территорий, открытых площадок, тротуаров и автодорог).
В качестве светодиодного источника света в уличных светильниках и прожекторах применяются:
- Точечные светодиоды.
- Светодиодные матрицы.
На фотографии представлена линейка светодиодных уличных светильников типа ДиУС, изготовленных с применением светодиодов мощностью 1 ватт. Эти уличные светильники комплектуются драйвером, представляющим собой герметичный самостоятельный блок, который подключается к светодиодному блоку с помощью разъема. Закреплен драйвер на корпусе светильника с помощью винтов и в случае необходимости его замены для ремонта легко отсоединяется от печатной платы со светодиодами.
Уличные светильники с точечными светодиодами легко ремонтировать, так как есть возможность оперативно заменить драйвер, а в случае выхода из строя одного из светодиодов его можно заменить исправным самостоятельно, как при ремонте светодиодной лампочки.
На этой фотографии показан классический светодиодный уличный прожектор, в котором в качестве источника излучения света применена светодиодная матрица. Обычно мощность светодиодной матрицы не превышает 50 ватт, поэтому в более мощных матричных светильниках устанавливают несколько светодиодных матриц. Драйвер у этого вида светильников установлен внутри его корпуса, что требует в случае отказа драйвера демонтировать светильник с места установки.
Светодиодная матрица представляет собой подложку, на которой смонтировано множество светодиодных кристаллов и в случае выхода из строя одного из них вся матрица приходит в негодность. На фотографии, сгоревшая от перегрева светодиодная матрица из светодиодного прожектора, который мне пришлось ремонтировать. На ней хорошо видны квадратики, в которых размещены светодиодные кристаллы. Стоит светодиодная матрица дорого, поэтому с точки зрения затрат на ремонт уличные светильники с точечными светодиодами приобретать экономически выгоднее.
На фотографии представлен светодиодный прожектор, в котором в качестве излучателя света использованы smd светодиоды. Использование в прожекторах светодиодов вместо светодиодной матрицы позволяет заменять только перегоревший светодиод, а не матрицу целиком, что существенно снижает эксплуатационные затраты.
Устройство уличного светодиодного матричного светильника
Внешний вид светодиодного прожектора со стороны установки светодиодной матрицы показан на фотографии выше. Если открутить четыре винта и снять защитную крышку с оптическим стеклом и отражающим рефлектором, то появится доступ к светодиодной матрице.
Как видно из фотографии прожектор представляет собой литой из алюминиевого сплава корпус, который одновременно служит для отвода тепла от матрицы. Матрица закреплена к корпусу с помощью двух винтов, хотя конструкция корпуса и матрицы предусматривает крепление с помощью четырех винтов. Похоже, производитель сэкономил на винтах. Отсутствие зазора между корпусом прожектора и подложкой матрицы в совокупности с теплопроводящей пастой обеспечивает хороший отвод тепла от кристаллов и как следствие, надежную работу прожектора в целом.
А так выглядит прожектор с тыльной стороны. Сетевой провод, для герметизации обжатый специальной гайкой, входит в крышку, закрепленную четырьмя винтами через силиконовую прокладку к корпусу прожектора. Для закрепления прожектора на столбе или стене предусмотрена вращающаяся скоба. На корпусе прожектора сделаны вертикальные ребра, служащие для более эффективного отвода выделяемого матрицей тепла.
Под задней крышкой прожектора находится драйвер, преобразующий сетевое напряжение 220 В в напряжение со стабилизированным током, необходимое для работы светодиодной матрицы.
Как видите, устроен светодиодный прожектор совсем просто и состоит из корпуса, драйвера и светодиодной матрицы. Так же устроен и любой светодиодный уличный светильник и отличается только внешним видом и конструктивным исполнением.
Плюсы и минусы
Светодиодные лампы и
фонари на их основе, применяемые для уличного освещения, характеризуются целым
рядом положительных свойств:
- Экономичность. При одинаковой яркости с лампочками накала они потребляют в десять раз меньше электроэнергии.
- Долговечность. При правильной установке и соответствии параметров условиям эксплуатации лед-светоисточники способны работать до 100 тыс. часов. На практике – это до 25 лет непрерывной службы.
- Led-кристаллы способны включаться и выключаться любое количество раз. Напротив, долговечность ламп со спиралью напрямую зависит от числа таких циклов.
- Широкий спектр рабочих температур. Светодиоды могут надежно функционировать в рамках от -60 до +60С.
- Стойкость к тряске, вибрациям и падению с небольшой высоты.
- Экологическая безопасность. Лэд-приборы не испускают вредных лучей и не содержат в своем составе вредных компонентов.
- Пожаробезопасность.
При всех преимуществах,
тем не менее, светодиодные лампочки не лишены недостатков:
- Повышенная по
сравнению с другими видами светоисчточников стоимость. Однако ввиду большого
срока службы, низкого потребления энергии и тенденции к постепенному снижению
рыночной цены этот недостаток нивелируется. - Перегрев
светодиодов и ухудшение светимости. Чем мощнее лед-элемент, тем более
совершенной должна быть система теплоотвода. - Высокая
чувствительность к малейшему перенапряжению в сети. Поэтому светодиодные лампы
должны оснащаться хорошим блоком питания.
Износ в результате перегрева и скачков напряжения, как правило, не грозит светильникам для уличного освещения, выпущенными проверенными производителями.
Выбор уличного светодиодного светильника или прожектора
Для того чтобы правильно выбрать уличный светильник, который продолжительное время работал и эффективно освещал требуемую территорию, необходимо разбираться в его технических характеристиках и параметрах.
По классу защиты IP
Главной технической характеристикой, на которую в первую очередь следует обратить внимание при выборе любого уличного светильника, является класс его защиты от попадания в корпус твердых частиц и воды. Маркируются светодиодные светильники всеми производителями, по единому международному стандарту. Класс защиты в маркировке обозначается в соответствии с требованиями стандарта защиты электрооборудования от воздействия внешних факторов IEC-952.
| Класс защиты от воздействия внешних факторов | Класс защиты в маркировке обозначается в соответствии с требованиями стандарта защиты электрооборудования от воздействия внешних факторов IEC-952 |
| Первая цифра после IP, защита от проникновения твердых предметов | |
| Нет защиты | |
| От проникновения тел диаметром 50 мм и более | |
| От проникновения тел диаметром 12 мм и более, длиной не более 80 мм | |
| От проникновения тел диаметром 2,5 мм и более | |
| От проникновения тел диаметром 1 мм и более | |
| Допускается попадание пыли в количестве, недостаточном для нарушения работоспособности оборудования | |
| Попадание пыли не допускается | |
| Вторая цифра после IP, защита от попадания жидкости внутрь корпуса | Нет защиты |
| От вертикально падающих капель воды | |
| От капель воды, падающих под углом 15° | |
| От капель воды, падающих под углом 60° | |
| От воды, разбрызгиваемой под любым углом | |
| От струи воды, разбрызгиваемой под любым углом | |
| От сильной струи воды (100 л/мин, 100 кПа) | |
| От попадания воды при погружении на глубину до 15 см | |
| От попадания воды при длительном погружении |
Воспользовавшись данными таблицы легко определить, какой класс защиты от воздействия внешних факторов должен иметь светодиодных светильник и сделать правильный выбор. Например, при установке светильника на столбе под открытым небом в его корпус могут проникать твердые частицы в виде пыли и вода от дождевых осадков. Следовательно, необходимо выбрать уличный светильник с классом защиты не ниже IP64, где цифра 6 обозначает недопустимость попадания в корпус пыли, а 4 обозначает обеспечение защиты от воды, разбрызгиваемой под любым углом.
По освещенности на уровне покрытия
На следующем этапе выбора уличного светильника необходимо определить, исходя из объекта освещения, величину освещенности на освещаемой поверхности.
Освещенность поверхностей принято измерять в люксах, которые кратко обозначаются лк и измеряется с помощью прибора, который называется Люксметр. Для представления освещенности поверхностей в люксах (слово произошло от латинского слова lux, переводится на русский язык — свет), можно сравнить ее с освещенностью, которую обеспечивает полная луна в ясную погоду, это всего 0,2 лк. А прямые солнечные лучи создают на поверхности земли освещенность 100 000 лк. Для выполнения тонких работ, например ювелирных, достаточно освещенности 300 лк.
Нормы освещенности поверхностей регламентируются государственным документом: «Естественное и искусственное освещение» — СНиП 23-05-2010, которые являются актуализированной редакцией СНиП 23-05-95 (Строительные нормы и правила утверждены приказом Минрегиона России и введены в действие в 2011 г.). Для выбора уличного светильника вполне достаточно информации, приведенной в таблице ниже.
| Главные пешеходные улицы, непроезжие части площадей категорий А и Б и предзаводские площади | 10 | |
| Пешеходные улицы | в пределах общественных центров | 6 |
| на других территориях | 10 | |
| Тротуары, отделенные от проезжей части на улицах категорий | А и Б | 4 |
| В | 2* | |
| Посадочные площадки общественного транспорта на улицах всех категорий | 10 | |
| Пешеходные мостики | 10 | |
| Пешеходные тоннели | днем | 100 |
| вечером и ночью | 50 | |
| Лестницы пешеходных тоннелей вечером и ночью | 20 | |
| Пешеходные дорожки бульваров и скверов, примыкающих к улицам категорий | А | 6 |
| Б | 4 | |
| В | 2 | |
| Проезды | основные | 4 |
| второстепенные, в том числе тротуары-подъезды | 2 | |
| Хозяйственные площадки и площадки при мусоросборниках | 2 | |
| Детские площадки в местах расположения оборудования для подвижных игр | 10 | |
| * Норма распространяется также на освещенность тротуаров, примыкающих к проезжей части улиц категорий Б и В с переходными и низшими типами покрытий |
Из таблицы следует, что если будет обеспечена освещенность поверхности любой территории, за исключением пешеходных тоннелей и ведущих к ним лестниц, не менее 10 лк, то требования СНиП 23-05-2010 будут удовлетворены.
При выборе уровня освещенности поверхности следует учесть, что со временем происходит снижение яркости свечения светодиодов, и световой поток от светильника будет уменьшаться. Поэтому, чтобы гарантировать соответствие освещения поверхности требованиям СНиП на протяжении всего срока службы светильника следует выбирать светильник не менее, чем с двух кратным запасом по световому потоку. Например, если по таблице требуется средняя горизонтальная освещенность 10 лк, то для расчетов при выборе светильника нужно брать значение 20-30 лк.
Технические характеристики уличных светильников
После выбора класса защиты, которому должен соответствовать светильник и определения уровня освещенности, который нужно обеспечить на освещаемой поверхности можно переходить к выбору светодиодного светильника по остальных технических характеристикам.
| °С (градусы Цельсия) | -60° ~ +40° | Температура окружающей среды при которой светильник должен работать и соответствовать заявленным техническим характеристикам |
| Обозначается IP | См. таблицу выше | Определяет способность светильника сохранять работоспособность в условиях наличия пыли и воды |
| В (вольт) | 100-265 | Диапазон изменения величины питающего напряжения, при котором светильник сохраняет работоспособность и обеспечивает заявленные производителем технические характеристики |
| Вт (ватт) | — | Мощность, которую потребляет светильник во время работы от питающей сети |
| Вт (ватт) | — | Мощность, которую потребляют светодиоды во время работы светильника |
| лм,lm (люмен) | Зависит от мощности | Величина светового потока видимая глазом человека, который излучает светильник |
| лм/Вт | 80-100 | Количество света, которое излучает светильник на один ватт потребляемой мощности. Чем величина больше, тем экономичнее светильник |
| м-лк | Зависит от мощности | Величина освещенности поверхности в зависимости удаленности ее от светильника. При удалении от светильника освещенность снижается обратно пропорционально квадрату расстояния от светильника. |
| ° (градус) | Зависит от конструкции | Стандартный угол излучения для светодиодных светильников составляет 120° |
| м×м | Зависит от конструкции | Размеры площади поверхности, которую может осветить светильник в зависимости от расстояния до нее |
| φ (косинус фи) | 0,5-0,95 | Зависит от схемы драйвера, чем величина больше, тем качественней драйвер. В качественных светильниках φ>0,95 |
| К (градусы Кельвина) | 3000-6000 | Характеризует оттенок белого света. Уличные светильники обычно выбирают с цветовой температурой 4000К или 5000К |
| Ra | 0-100 | Индекс цветопередачи характеризует изменение цвета предметов, освещенных светодиодным светильником от натурального. Для качественной цветопередачи величина CRI должна быть не менее 80. |
| Кп,% | 0-20 | Зависит от схемы драйвера, чем меньше в постоянном токе пульсаций, тем качественней драйвер. В качественных светильниках Кп<5% |
| тыс. часов | 50-100 | Со временем происходит деградация кристаллов светодиодов и световой поток светильника уменьшается. При снижении светового потока светильника более чем на 50%, он считается неисправным |
| — | — | Позволяет экономить электроэнергию благодаря включению светильника только во время появления в зоне его освещения движущихся объектов |
| — | — | Обеспечивает автоматическое включение светильника при наступлении темноты |
| — | — | Обеспечивает автоматическое включение светильника при превышении заданного уровня акустического шума |
| мм×мм×мм | Зависят от мощности | С увеличением мощности светильника его габаритные размеры увеличиваются |
| кг | Зависит от мощности | С увеличением мощности светильника его вес увеличивается |
Производители в документации на светодиодные светильники приводит не все перечисленные в таблице технические характеристики, хотя перечень не является полным. Это обычно связано с желанием скрыть истинный уровень качества уличного светильника. Чем больше приведено параметров в паспорте или техническом описании светильника, тем с большей уверенностью можно утверждать, что он высокого качества.
Формула и онлайн калькулятор для расчета параметров
При подборе уличного светодиодного светильника нужно, исходя из требуемой освещенности поверхности, которая измеряется в люксах, определить величину светового потока светильника, который измеряется в люменах. И на этом этапе выбора светильника обычно возникают трудности, так как не все представляют, как зависят друг от друга эти физические величины.
Световой поток обозначается латинской буквой Ф, выражается в люменах и определяет величину световой мощности, которую излучает источник света, в уличном светильнике это лампа, светодиод или светодиодная матрица.
Освещенность поверхности, обозначается латинской буквой Е, измеряется в люксах и пропорционально зависит от величины светового потока Ф. Чем больше у любого светильника мощность светового потока, тем ярче он будет светить.
Освещенность на равноудаленной от источника света поверхности площадью 1 м2 величиной 1 люкс создается в случае падения на нее светового потока величиной 1 люмен. При удалении светильника от освещаемой поверхности ее освещенность снижается, обратно пропорционально квадрату расстояния. Например, освещенность поверхности на расстоянии одного метра от светильника составляет 900 люкс. Если приподнять светильник на высоту 2 метра, то освещенность поверхности уменьшится в 4 раза, а если на 3 метра, то уже уменьшиться в 9 раз и составит всего 100 люкс.
Таким образом, чтобы определить световой поток светильника, необходимо требуемый уровень освещенности поверхности умножить на ее площадь, получается следующая формула: Ф=Е×S.
где:Ф – световой поток, измеряется в люменах, обозначается лм;Е – освещенность поверхности, измеряется в люксах, обозначается лк;S – площадь освещаемой поверхности, измеряется в квадратных метрах, обозначается м2;
Зная вышеприведенные законы и школьный курс геометрии не сложно составить полную формулу для оценки требуемой мощности светового потока светильника исходя из необходимой освещенности поверхности, высоты его подвеса и угла светового потока.
где:Ф – световой поток, измеряется в люменах, обозначается лм;Е – освещенность поверхности, измеряется в люксах, обозначается лк;π – число Пи, равно 3,14;h – расстояние от светильника до освещаемой поверхности, измеряется в метрах, обозначается м;а – угол излучения светового потока светильника, измеряется в градусах, обозначается °;
Рассчитывать световой поток удобно с помощью онлайн калькулятора, который производит вычисления в соответствии с представленной выше формулой.
В формулу я не стал вводить коэффициенты, учитывающие неравномерность освещения, отражающую способность освещаемой поверхности территории и объектов, расположенных на ней, снижения мощности светового потока светильника со временем, так как узнать их точные значения невозможно.
Можно ли собрать светодиодный светильник для уличного освещения самостоятельно
Для тех, кто имеет опыт
в радиотехнике и самостоятельной сборке электроники, особого труда собрать
прибор уличного освещения на базе светодиодной лампы не составит особого труда.
Предлагаем рассмотреть пошаговую инструкцию изготовления элементарной схемы:
- Для начала
необходимо приобрести материалы – лед-лампочку (прожектор или фонарь) необходимой
мощности и степени защиты (лучше от IP65), проводку
нужно длины, выключатель, распредмодуль, блок питания, рассчитанный на лампу.
Некоторые модели ламп уже содержат в себе драйвер и радиатор и рассчитаны на
сеть в 220В. - Потребуется
набор электромонтажных инструментов. - Если был выбран
вариант лампы на 220 вольт, к ней потребуется патрон и плафон с кронштейном или
петлей для подвешивания. - Проводку
необходимо подвести к заранее установленному патрону с лампочкой и плафоном
(либо к прожектору или фонарю), следуя правилам электромонтажных работ. К
светильнику должны подходить фаза (через выключатель), ноль от
распределительного модуля или щитка и заземление на корпус (если потребуется). - Блок питания (когда
используется отдельная лампочка низкого напряжения) можно установить в
помещении и от него вести проводку на фонарь. - После соединения
всех контактов цепь проверяется на надежность, щиток включается и проверяется
работа светильника.
Достоинства светодиодного прожекторного освещения
Светодиодные прожекторы для промышленного освещения могут использоваться в цехах, на подземных паркингах. Уличное светодиодное оборудование — для подсветки билбордов, для крупных ландшафтных зон. Прожекторы данного типа обладают следующими весомыми преимуществами по сравнению с аналогичной техникой другого типа.
- Простота монтажа и технического обслуживания.
- Длительный срок службы.
- Пожарная безопасность.
- Защита ламп от пыли и влаги.
- Возможность подсветки с определенным спектром и цветом.
- Компактность.
- Энергоэффективность.
Обслуживание
Правильно установленный
светодиодный фонарь или прожектор для уличного освещения в особом уходе не
нуждается. Тем более это актуально для моделей с герметичным корпусом.
Единственное, что может потребоваться, это удалять налет сажи, пыли и грязи с
непосредственно с поверхности его стекла или линз. Если же вместо полноценного
светильника используется лед-лампа, возможно ее потребуется заменить. В таком
случае, при выборе нового экземпляра следует обратить внимание на его
светотехнические параметры и качество. Они должны соответствовать условиям
эксплуатации.
Читайте также Выбор, характеристики и сравнение светодиодов Cree
Область применения
Светодиодные лампы
применяются для уличного освещения как на частных объектах, так и в
общественных местах и на предприятиях, например:
- Подсветки собственного придомового участка.
- Освещения улиц, тротуаров, дорог в микрорайонах.
- Создания достаточных условий видимости автотрасс, мостов, виадуков.
- Формирования необходимого светового потока (в соответствии с нормами ГОСТа) в цехах, складах, конвейерах.
- Декорирования архитектурных, исторических памятников, садов, скверов.
- Охраны территорий.
При это конкретная
область применения полностью зависит от конструктивных и светотехнических
особенностей лед-светильника для улицы:
- Лампы для
уличных фонарей, устанавливаемые на столбы, опоры и стены зданий. Применяются
для подсветки улиц, дорог, площадей. Характеризуются большим углом рассеяния от
180 градусов, мощностью до 400 Вт и светимостью до 5 тыс. лм, белым цветовым
оттенком, высокой степенью пыле- и влагозащиты, долговечностью до 100 тыс.
часов. - Прожектор для
уличного освещения. Светодиодная подсветка этого типа имеет более направленную
фокусировку светового потока, чем выше рассмотренный вариант. В них применяется
специальный рефлектор или система линз. Устанавливаются на объекты, где
необходима хорошая видимость на дальнем расстоянии от источника света – на
стадионах, парковках, ж/д-станциях, охраняемых территориях. - Светильники с
большим углом рассеивания (до 360 градусов). Устанавливаются для освещения на
небольшие расстояния – на садовых участках, в парках, на улицах. - Точечные.
Отличаются небольшим углом освещения (десять и менее градусов). Применяются для
освещения небольшой площади, например, парадного входа. - С детекторами
движения. Светодиодные лампы этого вида включаются, когда в поле работы датчика
попадает перемещающийся объект. Используются для охраны или подсветки частных
территорий. - Декоративно-рекламные.
В категорию входят различного рода лед-светильники и лампы – трубчатые дюралайт
для ландшафтного дизайна, линейки для рекламных щитов, сетки для заборов и
парковых зон, водостойкие дюрафлекс.
Совет! Ввиду большой экономичности в потреблении электроэнергии светодиодную лампу в фонаре для уличного освещения вполне можно питать с помощью аккумулятора, который в свою очередь может подзаряжаться от солнечного света днем. К тому же его можно оснастить фотореле и датчиком движения, заставляющего включаться лед-элемент только при наступлении темноты и при обнаружении перемещения объекта.
