Тенденции развития офисного освещения

До недавнего времени наиболее популярным источником света для освещения производственного освещения производственных помещений был люминесцентный светильник с трубчатыми лампами типа ЛСП 2*36 с электромагнитным балластом и стартерной схемой зажигания. Этот светильник и сейчас является самым дешевым вариантом для систем общего освещения, его цена не превышает 10 долларов. Однако недостатки этих светильников (зависимость яркости лампы от ее размеров, ограниченной рабочий температурный диапазон и необходимость пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) потребовали разработки новых решений для офисного освещения.

Появление светильников типа «Армстронг» было связано с разработкой подвесных потолочных систем. Для осветительных нужд были спроектированы светильники 4*18 с четырьмя люминесцентными лампами, которые широко используются в настоящее время. В России светильники 4*18 используются в системах общего освещения — как для рабочих, так и для вспомогательных зон (проходов, коридоров). Необходимая освещенность задается шагом расположения светильников в ячейках подвесного потолка. Основными недостатками светильников 4*18 были следующие:

  • мерцание с частотой 100 Гц, что напрямую не воспринимается человеческим глазом, однако создает неприятные ощущения при работе с видео монитором;

  • длительное время включения;

  • высокий уровень шума и помех;

  • низкий уровень качества цветопередачи (низкий CRI), что не позволяет применять данные светильники для работы с цветом (фотография, дизайн);

  • низкий срок службы, быстрое падение светоотдачи;

  • высокое содержание ртути;

  • невысокая эффективность электромагнитного балласта и оптической системы из-за затенения части лампы.

    Со временем часть этих проблем удалось решить, однако осталось два основных недостатка люминесцентных ламп: невысокий срок службы и содержание ртути. Малый срок службы приводит к дополнительным затратам на эксплуатацию светильника и утилизацию отработанных ламп. А ртуть является ядовитым веществом, в связи с чем в Европе готовится закон о запрете всех ртуть содержащих ламп к 2018 году.

    С появлением на рынке в начале 2000 — х годов мощных белых светодиодов многие компании начали разработку светодиодных офисных светильников. В первых светодиодных светильниках использовались ленты со светодиодами для подсветки, которые вклеивались в корпуса светильников 4*18. Поскольку для освещения применялись индикаторные светодиоды, светодиодные ленты быстро выгорали. Кроме того светодиоды имели разные оттенки, а эффективность всей системы из-за применения линейных (резистивных) источников тока в светодиодных линейках была невысока. Сами светодиоды имели в то время весьма низкую светоотдачу.

    Ситуация резко изменилась в 2007 году, с выходом на рынок 1-Вт. Мощных светодиодов — появилась возможность создать светильник со световым потоком в 3000 люминов (лм), что позволило модернизировать светильники 4*18 без изменения их топологии. Но цена светодиодов была еще очень высока, что ограничивало их широкое применение.

    Развитие светодиодной технологии и правительственные планы по внедрению светодиодного освещения способствовали появлению новых компаний — разработчиков систем светодиодного освещения. Постоянное снижение стоимости светодиодов привело к тому, что цены на светодиодные светильники и светильники 4*18 с электронным балластом и люминесцентными лампами с высоким CRI практически сравнялись.

    Эффективность светодиодов характеризуется таким показателем как количество люмен на доллар. Стоимость светодиодов, необходимых для создания офисного светильника ( со световым потоком в 3500 лм.) составит к 2016 г. около 1 доллара. С учетом печатных плат стоимость светодиодных модулей не превысит 6-7 долларов, что дешевле набора качественных люминесцентных ламп типа Т8. Это приведет к вытеснению с рынка люминесцентных светильников, т. к. стоимость эксплуатации светодиодных светильников существенно ниже.

    Первые 1-Вт. диоды, которые начали применяться в офисных светильниках, характеризовались эффективностью порядка 90 лм/Вт. Эти светодиоды равномерно распределяют по задней поверхности офисных светильников квадратной или прямоугольной форм. Можно устанавливать от 16 до 36 светодиодов. Но чаще всего используются комбинации на 24 или 25 светодиодов.

    Применение 1-Вт светодиодов имеет свои преимущества и недостатки. Преимуществом является наличие свободного места, и это позволяет устанавливать источник тока (драйвер) внутри светильника. Недостатком являются яркие световые точки при использовании низкокачественного рассеивающего стекла. Для уменьшения эффекта ярких точек в офисных светодиодных светильниках используются матовые рассеивали и другие вспомогательные устройства (отражатели, вторичная оптика), но они приводят к значительному уменьшению светоотдачи. Такие решения чаще используются в премиальном сегменте рынка светодиодных светильников. Применение светодиодов меньшей мощности долгое время сдерживалось их невысокой эффективностью. Однако в последнее время были созданы маломощные высокоэффективные светодиоды. Они нашли применение в офисных светильниках нового поколения с более равномерным распределением света. В таких светильниках используются до 100 светодиодов меньшей мощности (до 0,5 Вт), что позволяет получить суммарный световой поток одного светильника в 4500 лм.

    Устройства идеально подходят для светодиодных ламп и потолочных светильников внутреннего освещения благодаря цветовой температуре в 2700 и 3000 К, что в точности соответствует приятному оттенку света классической лампы накаливания. При этом светодиоды демонстрируют высокую эффективность в 89 лм/Вт (3000К).

    Размеры корпуса светодиода составляют 5,6х3 мм. Это стандартный корпус 5630, с выводами по краям, что позволяет располагать светодиоды вплотную друг к другу для создания линейных светильников. С углом излучения в 120° светодиоды обеспечивают равномерный свет без теней или видимых ярких точек. Светодиод доступен в цветовых температурах 3000 К, 3500 К, 4000 K, 5000 K, 5700 K и 6500 K, что делает его универсальным источником света для широкого спектра светильников.

Применение светодиодов малой мощности позволило использовать торцевую схему засветки рассеивателя и создать так называемые тонкие светильники. В них светодиоды располагаются по периметру стекла и создают равномерную засветку поверхности за счет рассеяния света на микросферах внутри стекла или микропризмах на его поверхности (более экономичный вариант). Однако эффективность и световой поток таких светильников не может сравниться с характеристиками светильников с прямой засветкой. Недостатком тонких светильников является размещение драйвера снаружи, что усложняет накладной монтаж.

Помимо выбора мощности светодиода важным параметром для офисного светильника является его цветовая температура. Традиционно люминесцентные лампы выпускаются с двумя цветовыми температурами: 6500 К (дневной свет) и 4000 К (естественный свет). Считается, что при цветовой температуре 6500 К создаются оптимальные условия для высокой работоспособности, но при ярком солнечном свете такие источники воспринимаются как имеющие синий оттенок, а источники с цветовой температурой 4000 К — как имеющие желтый оттенок. Поэтому для офисного освещения выбирают источники с температурой 5000–5500 К, которые не создают оттенка для наблюдателя при любых условиях естественного освещения. Кроме того максимальную светоотдачу имеют именно светодиоды с цветовой температурой 5000–6500 К.

При выборе светодиодного светильника следует обращать внимание на наиболее важные потребительские параметры:

световой поток, умноженный на световую эффективность светильника, характеризует качество его исполнения. Часто эти параметры рассматривают отдельно, но для объективного сравнения светильников имеет смысл использовать их совместно;

индекс цветопередачи. Для офисного освещения этот параметр должен иметь величину не менее 80;

разброс цветовых параметров светодиодов. Эти параметры часто не указывают производители, использующие низкокачественные светодиоды.

потребительские параметры:

время включения, акустический шум, класс защиты IP (несмотря на то, что светильник работает внутри помещения, дополнительная герметизация от пыли и насекомых может существенно сократить эксплуатационные расходы), простота разборки, снятия стекла и замены драйвера;

важными параметрами при выборе светильника являются гарантийный срок и наличие инфраструктуры для ремонта. Несмотря на то, что срок службы 1-Вт светодиодов превышает 100 тыс. ч, а срок службы светодиодов малой мощности составляет более 50 тыс. ч, в светильниках также используются драйверы со сроком службы порядка 15–20 тыс. ч.

Вопросы управления тепловыми режимами, которые были важны при использовании низкоэффективных светодиодов, решены сегодня всеми производителями и не требуют отдельного рассмотрения в связи с тем, что площадь офисного светильника достаточна для того, чтобы рассеивать 30–40 Вт мощности без сильного подъема температуры.

А применение светодиодов с эффективностью более 120 лм/Вт уменьшает тепловую нагрузку на корпус светильника и повышает общую эффективность осветительной системы.

Многие отечественные производители предлагают офисные светодиодные светильники собственной разработки, они предлагает светодиодный светильник, который применим для освещения внутренних помещений различного назначения. Он имеет оригинальный ультратонкий корпус (всего 35 мм), что позволяет не только с легкостью встраивать его в потолки типа «Армстронг», но и использовать как накладной вариант.

Следует отметить, что зарубежные производители предлагают большое количество рефлекторных систем для офисного освещения, которые позволяют эффективно решать задачи равномерного светораспределения, поскольку имеют меньшие оптические потери. Применение рефлекторов позволяет повысить эффективность светильника на 3–6%, но требует больших затрат на изготовление пресс-форм и подготовку производства.

Важным отличием импортных светильников является наличие интерфейсов для подключения к системам управления светом (типа 1–10 В или DALI), что пока еще нечасто используется в России. Но для достижения реального прорыва в энергосбережении внедрение таких систем необходимо, особенно на крупных предприятиях. Они позволят адаптировать световой поток к внешним условиям освещения, поддерживать оптимальный уровень освещенности на рабочих местах, автоматически отключать свет в неиспользуемых зонах и т.д. За счет этого (по разным оценкам) обеспечивается до 70% дополнительной экономии электроэнергии. В условиях, когда предел энергоэффективности на уровне светильников практически достигнут, а цены на электроэнергию постоянно повышаются, применение интеллектуальных систем управления является следующим шагом к внедрению энергоэффективных систем офисного освещения.