Особенности источников света на сверхярких светодиодах (в

LED свет в музейном освещении
и не только…
Особенности источников света на сверхъярких светодиодах (в дальнейшем LED)
многократно перечислялись в литературе. Повторим основное:
Преимущества:
 Очень большой срок жизни
 Небольшие размеры LED светильника
 Можно легко менять угол излучения (с помощью вторичной оптики) не увеличивая
размеров светильника.
 Очень низкий уровень излучения в УФ диапазоне.
 Высокая электробезопасность
 Малое влияние циклов «включение/выключение» на срок жизни LED светильника.
 Высокая световая отдача.
Недостатки:
 Необходимость уделять повышенное внимание к отводу тепла от корпуса
светодиода.
 Высокая начальная стоимость.
Совсем недавно существенным недостатком светодиодов считались: высокая скорость деградации (быстрое старение) и невозможность их использования при высоких температурах окружающего воздуха. Эти два недостатка в значительной степени преодолены фирмой CREE - лидера в производстве светодиодов. Светодиоды XL 7090 этой фирмы могут
эксплуатироваться при температуре +80 ◦С градусов, а деградация при этом составляет
всего 3,5 % за 30000 часов. Появившиеся в 2006г.cветодиоды XR 7090 могут работать при
еще более высоких температурах. (Новая технология корпусирования позволила
радикально снизить величину теплового сопротивления до 8 ◦С /вт и одновременно
увеличить максимальную температуру перехода до + 145 ◦С ).
Т.О. требования к отводу тепла у светодиодов этой серии значительно снижаются.
При выборе светодиодной продукции особое внимание стоит обратить на производителей светодиодных кристаллов. К сожалению в настоящее время рынок переполнен
светодиодами очень низкого качества и надо внимательно знакомиться и анализировать
характеристики светодиодов и светодиодных светильников при выборе поставщиков.
Если продавец светодиодной продукции не предоставляет подробной информации ( кристаллы каких производителей применены в светильнике, световая отдача светодиодов, деградация и т.д. ), то следует избегать таких приобретений.
Источники света можно сравнивать по самым разным параметрам. Сравнение их
по экономической целесообразности применения приведено в таблице1. Цифры,
приведенные в таблице могут меняться в зависимости от производителя источника
света, условий эксплуатации. Тем не менее общую тенденцию удается проследить.
Сравнительные характеристики некоторых видов источников света.
На примере использования для местного освещения в светильниках со
световым потоком около 500 лм.
Таблица 1.
Сравнительные характеристики некоторых видов источников света.
15
53
300
60
Сверхяркие
светодиоды
CREE
XL7090
55лм/вт
9шт.
2800
60
40
10
12
9
1000
3000
10000
8000
100000
3250
2150
545
650
450
650
750
1200
340
2800
600
600
600
600
-
4500
3500
2350
1590
3250
Лампы
Галогенные Энергосберенакалива- лампы
гающие
ния
OSRAM
лампы
Начальная стоимость
источника света (руб.)
Потребляемая
мощность (вт)
Средний срок службы
(час)
Расход эл. энергии
за10лет (при горении
по 12 часов в сутки)
Расходы на покупку
ламп за 10 лет
Расходы на содержание
обслуживающего
персонала за 10 лет
*
Общие расходы за
10 лет (руб.)
Люминисцентные
миниатюрные
лампы DULUX S
11/840
Из приведенных расчетов видно, что несмотря на высокую начальную стоимость в смысле
экономической целесообразности светодиоды XL7090 и XR7090 со световой отдачей 55лм/вт
выгоднее чем лампы накаливания и галогеновые лампы ( при использовании в местном
освещении), немного уступают энергосберегающим лампам и компактным люминисцентным
лампам (например DULUX FM, DULUX S 11/840 ).
При использовании светодиодов в общем освещении, там где нужен большой световой
поток, они значительно уступают по экономической целесообразности линейным люминисцентным лампам, энергосберегающим и металлогалогеновым лампам.
Однако следует иметь в виду что все вышесказанное справедливо только при оплате за
электроэнергию по льготному тарифу со стоимостью 1,25руб. за 1квт*час. Если электропитание производится от более дорогих источников (бензо/дизель генератор, аккумуляторная
батарея) или оплата за электроэнергию ведется по коммерческому тарифу то экономическая
целесообразность использования LED светильников значительно увеличивается.
Существуют и другие факторы увеличивающие экономическую целесообразность применения светодиодов:
 Полезный световой поток в процентном отношении к общему световому потоку у LED
светильников значительно выше чем у светильников с люминисцентными и энегосберегающими лампами. Это происходит из за того ,что у LED светильника можно с
помощью вторичной оптики легко подобрать нужный угол излучения, обеспечив
минимальные потери светового потока за пределы освещаемой поверхности.
Добиться этого в светильниках с люминисцентными и энергосберегающими лампами в
такой же мере невозможно из-за большой протяженности этих источников света.
Кроме того попытки минимизировать потери светового потока (увеличить полезный
световой поток) у этих светильников приводит к увеличению размеров, а во многих
случаях это не желательно. Следствием вышесказанного является возможность
уменьшить полный световой поток, а следовательно и потребляемую мощность у LED
светильника по сравнению со светильниками с люминисцентными или


энергосберегающими лампами ( при одинаковой освещенности освещаемой
поверхности ).
При расчете затрат на замену перегорающих ламп в несветодиодных светильниках
учитывалась только зарплата малоквалифицированного электрика и не учитывались
другие возможные расходы. Например если светильники расположены на высоте или
в труднодоступных местах, то может потребоваться дополнительное оборудование –
лестницы , леса и возможно более высокая зарплата электрику. В некоторых случаях
требуется аренда автоподъемника. Для хранения дополнительного оборудования
нужно место. Также требуется дополнительная площадь под рабочее место электрика
и запаса ламп.
Быстрое увеличение стоимости электроэнергии.
Несмотря на наличие прямой экономической выгоды от применения LED светильников в
ряде случаев, экономическая целесообразность не является решающим фактором. Стоит
обратить внимание на другие полезные свойства светодиодов, позволяющие делать
светильники с недоступными для других источников света характеристиками.
Низкий уровень излучения в ультрафиолетовом ( УФ ) диапазоне.
Это полезное свойство светодиодов имеет большое значение там где важно обеспечить сохранность во времени освещаемых предметов (освещение картин , фотографий, старинных
предметов). В настоящее время широкое распространение получают светильники с традиционными источниками света с УФ фильтрами. Эти фильтры значительно уменьшают УФ
составляющую в спектре но обеспечивают далеко не 100% защиту и кроме того немного
уменьшают полезный световой поток (на 30 – 40 %), что на такую же величину уменьшает
световую отдачу светильника с защитной пленкой.
Фактические замеры эффективности защитной пленки дали следующие результат:
 Поглощение жесткого УФ излучения попадающего в помещение через окно с
двойным остеклением - 97%
 Поглощение УФ излучения от светильника без стекла с линейными газоразрядными лампами
-82%
 Поглощение УФ излучения от светильника с поликарбонатным стеклом с линейными газоразрядными лампами
-62%
Измерения проводились прибором «ТКА-ХРАНИТЕЛЬ»
Остаточный уровень УФ излучения люминисцентного светильника с защитной пленкой
оказался значительно больше чем у светодиодного светильника.
Эффективность защитной пленки может меняться в зависимости от производителя.
Небольшие размеры светодиодных светильников позволяют устанавливать их в местах
недоступных для других светильников что может сделать их менее заметными, уменьшить
ослепляемость. Небольшие размеры , очень большой срок службы и высокая виброустойчивость облегчает изготовление антивандального исполнения, что в ряде случаев очень важно.
Разнообразие и компактность вторичной оптики позволяет делать светодиодные
светильники с оптимальными светотехническими характеристиками. Например можно
компактным светильником с узким лучем, установленном в незаметном для наблюдателя
месте подсвечивать какие то объекты или светильником с лучем в виде сильно вытянутого
элипса подсвечивать поверхности и протяженные объекты с минимальными потерями
светового потока, что приводит к дополнительной экономии электроэнэргии.
Высокая электробезопасность LED светильников связана с тем что питание осуществля-
ется от низковольтных источников (9 – 24 в) постоянного напряжения через драйверы, имеющие встроенную защиту от короткого замыкания. Это позволяет использовать LED
светильники в специальном исполнении там где требуется повышенная пожаробезопасность,
взрывобезопасность а также в помещениях с повышенной опастнотью поражения эл. током.
Выводы.

Светодиодные светильники уже сегодня, несмотря на высокую стоимость, могут быть
использованы очень эффективно.
 Для достижения хорошей эффективности следует применять их только в тех случаях,
где максимально могут быть использованы их положительные качества.
Вот только некоторые из направлений применения светодиодных светильников где в
большой степени востребованы все их достоинства – музейное освещение, освещение
экспонатов на выставках.

Рассчитывать на успех можно только в том случае если используются светильники,
в которых правильно рассчитан тепловой баланс и не допускается перегрев
светодиодов, применены светодиоды хороших производителей ( высокая световая
отдача, низкая деградация, хорошая и стабильная цветопередача и т.д. ).
Юрий Левин (Петербург)
Литература: 1. Журнал «Современная электроника» №1. 2006г
Александр Бурняшов «Современные мощные светодиоды и их оптика»
Александр Полищук « Вопросы выбора мощных светодиодных ламп для
светотехнических применений».
Юрий Широков «Оптика для твердотельных источников света»
2. . Журнал «Современная электроника» №3. 2006г
Александр Полищук «Обеспечение теплового режима мощных светодиодных ламп при разработке светотехнических устройств».
3. Каталог « Электронные компоненты» 2006г. PROSOFT
4. Каталог «Источники света» 2005г. OSRAM
5. Каталог «Источники света» 2005г. PHILIPS
6. Каталог «Светильники» THORN 2005г.
7. WWW.PRCHIP.RU
8.WWW. PROSOFT.RU
9.WWW.CREE.RU