Правильный выбор светодиодного светильника

 

Бурное развитие светодиодных (LED) технологий привело к заполнению рынка товарами с огромным разбросом качественных показателей. Причём (в зависимости от порядочности изготовителя и реализатора)  показатели эти могут быть честно заявлены в технических характеристиках изделий, а могут быть и умышленно завышены ради большей прибыли или просто не соответствовать реальности из-за банального брака. Как избежать собственных ошибок при покупке и защититься от мошенничества?

Многие покупатели воспринимают процесс покупки светодиодного светильника как процесс поиска минимального ценового предложения на рынке. У любого человека вызовет подозрение качество хлеба по 2 рубля или молока за 5 рублей. Сразу возникает подозрение, что с товаром что-то не так. Тоже самое и со стоимостью светодиодного светильника.

Проведя в интернете пару часов, любой человек сможет с легкостью найти предложение о продаже, например потолочного светильника за 1000 рублей и даже меньше. Это ненормальная цена для светодиодного светильника.

Выбирайте проверенного производителя, который присутствует на рынке уже достаточное количество времени и имеет весь перечень обязательных документов:свидетельства, сертификаты соответствия, каталоги с общей информацией о производителе и выпускаемой продукции. Узнайте об объектах, куда устанавливались светильники несколько лет назад, и, если есть такая возможность, проверьте.

Теперь разберемся с тем, какие же характеристики светильника являются самыми важными. В первую очередь мы обращаем внимание на общий внешний вид, качество корпуса и защитных свойств. Это самый простой способ вычислить светильник низкого качества. Если предлагаемый Вам светильник больше похож на набор из журнала «сделай сам»,имеет тонкий или хрупкий металлический корпус, плохое качество сборки, соединения элементов то это самый верный признак «гаражного производства». Скорее всего,и электронные компоненты в этот «гараж» поставляются напрямую из Китая.

Светильники со степенью защиты IP 65должны иметь полностью герметичный корпус, соединения элементов посажены на силикон или иметь резиновые уплотнители.

Если не рассматривать аспекты эстетические, то в первую очередь, это потребляемая электрическая мощность и создаваемый при этом световой поток. Отношение второго к первому называется световой отдачей и является, по сути, мерой энергосбережения (фактически КПД, только не в процентах, а в люменах на ватт). А сам световой поток является основной светотехнической величиной (остальные – производные) и показывает общее количество света, излучаемого светильником, безотносительно к его распределению в пространстве, спектральным и другим характеристикам.

Прочие величины вторичны: сила света (световой поток в единичном телесном угле), яркость (сила света, отнесённая к площади, охватываемой тем же телесным углом), освещенность (световой поток, падающий на единичную площадь). Хотя, в конечном счёте, именно они требуются как результат работы светильника (сила света в луче для каких-то физических опытов или освещенность рабочего места, товара на витрине и т.п.), но зависят не только от самого изделия, а, например, от расстояния до освещаемой поверхности. Поэтому в статье о качестве светильников их не рассматриваем.

Также для расчёта освещения важна диаграмма направленности, а для здоровья глаз и комфортного восприятия – низкий коэффициент пульсаций и высокий индекс цветопередачи (спектр максимально близкий к солнечному).

Можно рассмотреть параметр, которым интересуются совсем уж редко – коэффициент мощности, так называемый косинус фи (cosφ).

Разберём по порядку причины отклонений каждой характеристики и возможность её проверки подручными средствами. Сразу оговоримся, что теоретические материалы данной статьи будут интересны и полезны всем, а вот практические советы адресованы не крупно оптовым покупателям, которые могут себе позволить приобрести пробную партию светильников, отправить их на независимую экспертизу, и уже по результатам тестирования выбирать модели для целого завода или города. Разумеется, такой подход самый надёжный, но не всем по карману.

  1. Мощность

Большинство солидных производителей указывают её именно в формулировке «Полная потребляемая из сети» и отдельно мощность самого излучателя (лампы или LED-матрицы). В этом случае можно не сомневаться, что вы получаете информацию, соответствующую действительности. Однако нередко для завышения такого соблазнительного параметра, как светоотдача, указывается мощность лишь «голых» ламп – без учёта потерь в схемах питания. КПД реактивных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) на основе дросселей не превышает 85-90%, а у электронных может достигать 95. Это значит, что, например, растровый светильник на 4 газосветных 18-ваттных лампы будет реально потреблять не 72Вт, а 80. Светодиодные же изделия имеют только электронные драйверы или (для малых мощностей) конденсаторные балластные устройства, КПД которых тоже очень высок.

Кроме того, (из-за деградации люминофора) светоотдача сильно падает со старением люминесцентных ламп как низкого, так и высокого давления. Всё это следует учитывать при расчетах окупаемости LED-светильников после замены ими старых газоразрядных.

Измеряют фактическую потребляемую мощность любого электрооборудования  ваттметром. При небольшом диапазоне и точности это недорогой прибор (к тому же его можно взять на прокат только на время выбора светильника). Мощность, потребляемую установленным старым оборудованием можно (отключив остальные потребители) измерить штатным счётчиком электроэнергии. Не следует вычислять мощность как произведение потребляемого тока на напряжение: замеренные обычным мультиметром, они говорят лишь об активной составляющей этих величин. Наличие в нагрузке индуктивного или емкостного балласта, электронного преобразователя – любых реактивных элементов –   приводит к ошибке.

  1. Полный световой поток

Отсутствие документальной информации о используемых светодиодах — это одна из самых трудно распознаваемых уловок. Все светодиоды в начале своей службы светят примерно одинаково. Светодиоды низкого качества обладают высокой деградацией светового потока, иногда до 20% в год! Данный дефект Вы сможете заметить только спустя некоторое время, когда, возможно предъявить претензию уже будет некому.

Световой поток измерить достаточно сложно даже на специальном оборудовании, а именно он определяет эффективность светильника. Однако приблизительно оценить – для сравнения с другими – его можно косвенным путём, замеряя освещенность люксметром (тоже простой и недорогой прибор) или даже фотоэкспонометром.

Измерения проводятся на равном расстоянии от различных светильников под определёнными углами (по сути – упрощенное построение диаграммы направленности). Чем больше это расстояние, тем точнее результат, но не следует работать на пределе чувствительности прибора и забывать о погрешности, вносимой посторонним светом (с увеличением расстояния постороннего света будет проникать больше, следовательно, и погрешность будет выше).

Также следует помнить, что чувствительность даже дорогих приборов не одинакова для всего диапазона видимого света. Их показания будут отличаться при равной освещенности, создаваемой источниками с разными спектрами, а особенно – с разным физическим принципом действия (газосветный/твердотельный).

То есть сравнивать так можно только однотипные светильники.

  1. Пульсация светового потока

Это один из основных факторов любого освещения, негативно влияющих на зрение и нервную систему. Образуются они из-за переменного напряжения сети, недостаточно хорошо выпрямляемого дешевыми блоками питания. Вред пульсаций заключается не только в стробоскопическом эффекте (быстро движущиеся предметы видны пунктирно, вращающиеся могут показаться застывшими или крутящимися в другом направлении и тому подобное), но и в биологическом воздействии. Глаз не может аккомодироваться с такой частотой, утомляются мышцы диафрагмы, но всё равно она не успевает обрезать импульсы в 100Гц, эти чрезмерные всплески перегружают сетчатку, зрительный нерв и т.д.

Не следует путать пульсации светового потока промышленной частоты с высокочастотными. Последние присутствуют даже в самых качественных драйверах, но они уже не вредны: столь короткие импульсы не успевают разрушить родопсин сетчатки или возбудить сигналы в нервах и воспринимаются как усреднённый ровный свет.

Достаточно низким считается коэффициент пульсаций (отношение их амплитуды к среднему значению светового потока) менее 5%. Измеряют его в лабораторных условиях, подавая сигнал с безинерционного измерителя освещенности (фотометра) на осциллограф (лучше цифровой – для удобства обработки информации). Также эта функция есть в некоторых люксметрах.

Но визуально оценить пульсации с небольшой точностью можно обычной цифровой камерой. Лучше самой простой – мобильным телефоном: дорогие аппараты, допускающие скоростную съёмку могут иметь повышенную частоту опроса матрицы, при которой трудно будет что-то разглядеть. А в самых простых телефонах пульсации света в 100 Гц отобразятся на экране в виде нескольких горизонтальных полос переменной яркости.

Для отчётливости камеру следует держать от источника света на расстоянии 10-30 см (в зависимости от яркости) при минимальной сторонней засветке и попробовать несколько различных положений, в каждом давая автомату регулировки яркости пару секунд на установку. Потренироваться можно на люминесцентных лампах с не электронными ПРА – там пульсации огромны.

image002image004На первом фото малогабаритная ртутная лампа низкого давления (аквариумный светильник) с электронным преобразователем. Поэтому пульсации едва заметны.  Это как раз порядка 5% (отношение амплитуды пульсаций к среднему значению светового потока около 0,05). Хорошо видно, что полосы ориентированы по горизонтали экрана, независимо от положения и формы источника света.

На втором – дешевый китайский ночник. Светодиодный, но с совершенно примитивной схемой питания. Теперь в этом нет сомнений: пульсации процентов 30! Хорошим светильником можно считать только тот, в котором полос не удастся заметить ни с какого расстояния даже в затемнённом помещении.

Человеческий глаз практически не различает пульсацию светового потока – мозг не успевает полностью обработать зрительную информацию, изменяющуюся с частотой свыше нескольких десятков Герц. На этом свойстве зрения основывается принцип показа видеоизображений, где кадры меняются с частотой от 25 Гц и выше, а зритель воспринимает увиденное как единую картину, плавно изменяющуюся со временем.

Тем не менее, по данным медицинских исследований, человеческий мозг фиксирует изменения информации, поступающей через органы зрения, вплоть до 300 Гц. Такие изменения зрительной информации не воспринимаются на сознательном уровне, но оказывают значительное воздействие невизуального характера, причем это воздействие довольно-таки негативное: «жертва» ощущает необъяснимый дискомфорт, переутомление, головокружение даже в, казалось бы, комфортных и светлых комнатах. Систематическое невизуальное воздействие света (например, на рабочем месте) может послужить косвенной причиной постоянного подавленного состояния, бессонницы, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Пульсация светового потока свыше 300 Гц считается безопасной для здоровья человека. Во всяком случае, до сих пор никакого влияния на здоровье и самочувствие человека замечено не было.

Говоря о влиянии пульсации светового потока на здоровье и безопасность человека, нельзя не упомянуть о таком явлении, как стробоскопический эффект. Стробоскопический эффект возникает тогда, когда частота мерцания светильника является кратной или совпадает с частотой движений деталей рабочего оборудования, из-за чего кажется, что те медленно двигаются в обратном направлении или не двигаются вообще. Например, неподвижными могут казаться вращающийся вал фрезерного станка, работающая циркулярная пила, блок ножей мясорыхлителя и пр. Шума одного механизма, естественно, не будет слышно в общем производственном гуле. В результате ежегодно десятки тысяч рабочих лишаются конечностей (а иногда и жизни). По итогам расследования производственных несчастных случаев «виновным» зачастую оказывается именно стробоскопический эффект. Стробоскопический эффект может возникнуть при коэффициенте пульсации в 10%.

В общем и целом, несмотря на то, что российские санитарные нормы допускают глубину пульсации до 20% (для некоторых помещений – до 10-15%), оптимальной для комфорта и безопасности человека была признана пульсация, чей коэффициент не превышает 4-5%. Такие показатели способны обеспечить только светодиодные светильники с качественным драйвером.

Допустимый уровень пульсации для разных учреждений указан в следующих нормативных документах: СНиП (Строительные Нормы и Правила) 23-05-2010 (редакция СНиП 23-05-95) и СаНПиН (Санитарные правила и нормы) 2.21/2.1.1.1278-03.

Согласно нормам, коэффициент пульсации на рабочей поверхности рабочего места не должен превышать 10-20% (в зависимости от специфики помещения и точности производимых работ), а в помещениях, оборудованных компьютерами – 5%. В общеобразовательных, а также в детских дошкольных учреждениях глубина пульсации должна быть не выше 10%.

Следует заметить, что с 1 января 2013 года действует новый ГОСТ Р 54945-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности», в котором говорится о том, что «коэффициент пульсации освещенности учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Частота пульсации свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность».

Несмотря на то, что санитарные нормы и правила в отношении освещения действуют более 10 лет, в последние годы контроль над соблюдением норм освещения на рабочих местах и в общественных помещениях сильно ужесточился, и огромное множество офисов, производственных помещений, клиник и школ были признаны потенциально опасными для сотрудников и посетителей. Самый простой способ избежать этого — поставить светодиодные светильники с гарантированно минимальной пульсацией.

  1. Индекс цветопередачи

Данный параметр обозначается как CRI или Ra и является цифровым выражением близости спектра того или иного источника к солнечному. Чем выше этот коэффициент, тем точнее соответствует кажущийся цвет предметов, освещенных данным источником, их цвету при естественном освещении.

Принимается, что Ra=100 при дневном свете (точнее – в летний пасмурный полдень в северном полушарии). И таким же он считается у ламп накаливания (которые в фиолетовой области вообще не излучают). В сочетании со словом «кажущийся» в самом определении это говорит об относительности, субъективности данного параметра.

«На глазок» могут выглядеть одинаково источники с индексом, отличающимся на 5-7 единиц, а с одинаковыми паспортными данными – смотреться по-разному. Поэтому обращать внимание на данный параметр следует только при жестком его нормировании ПТБ или СНиП для данного объекта (причём для формального соответствия необходимо его подтверждение не в рекламе или паспорте, а в протоколе испытаний или сертификате, выданным специализированной лабораторией или центром стандартизации и метрологии). В прочих же случаях рекомендуется выбирать изделия, свет которых просто нравится субъективно, считая приемлемым индекс цветопередачи от 85 в помещениях для чтения, точных работ и т.п., а в прочих и на открытых территориях – от 75 и даже ниже.

Значительно заметнее цветовая температура (та, которой должен обладать планковский источник для излучения подобного света) – указывается даже на упаковке, является одним из основных потребительских параметров и также выбирается по вкусу. Если предпочтительнее более «холодный» (то есть голубоватый) свет, следует выбирать температуру свыше 6000 К, а если «тёплый» – до 3000 К. Самым «дневным» считается 4100 К.

Если же требуется совсем строгая цветопередача, пользуются шкалой качества света (CQS) и графическими спектрограммами – характеристиками очень экзотическими и предоставляемыми даже самыми солидными производителями далеко не на все изделия.

  1. Яркость

Весьма вредна для зрения ослепляющая яркость, особенно – повышенная в отдельных небольших точках. Нормальный средний уровень освещенности заставляет диафрагму глаза раскрываться, а отдельные точки раздражают, утомляют и могут даже необратимо выжигать сетчатку. Светодиоды по природе своей источники как раз точечные. Яркость у самого кристалла может превышать яркость видимого с земли солнечного диска (не путаем со световым потоком). Поэтому для многих LED-светильников очень актуален вопрос эффективного рассеивания света.

Разумеется, существуют специальные узконаправленные споты и прожекторы, само расположение и ориентация которых формируют лучи вне зон, где могут находиться человеческие глаза (редкие кратковременные ослепления не так опасны). Аналогично не требуют рассеивателей источники скользящей подсветки подшивных потолков и т.п. Но те светильники, на которых взгляд может задерживаться многократно изо дня в день, должны быть оснащены вторичной оптикой и защитными колпаками, обеспечивающими достаточное рассеивание (в зависимости от яркости применяемых светодиодов).

При высоком (более 3 метров) расположении допускается призматическое (преломляющее и отражающее) рассеяние. Не представляют опасности также светильники, состоящие из большого количества маломощных излучателей и матрицы chip-on-board с большой яркостью, но и огромным суммарным световым потоком, заставляющим моментально сужаться диафрагму. Те же источники, что расположены достаточно низко и содержат сверх яркие дискретные кристаллы, должны (пусть и в ущерб светоотдаче) комплектоваться только матовыми рассеивателями.

  1. Коэффициент мощности (cosφ)

ПотребУгол сдвига фаз токаителя переменного тока характеризует угол сдвига фаз тока через него и напряжения на нём. Алгебраически это отношение активной потребляемой мощности к полной. А геометрически – косинус угла (φ) между осью активной мощности (P) и векторной суммой (S) активной (P), емкостной (Pc) и индуктивной (PL) в полярной системе координат.

В идеале этот параметр должен стремиться к 1.  В частности такой он у ламп накаливания. Любой же потребитель с индуктивным или емкостным балластом, трансформатором или электронным преобразователем напряжения создаёт сдвиг фаз. Однако обращать на него внимание (и применять меры к компенсации реактивной мощности) необходимо только в масштабах крупных предприятий, уличного освещения и т.п.

При установке нескольких светильников в квартиру или офис этот коэффициент практически не имеет значения.

Комментарий


восемь + 3 =