В
25 26
ысокая механическая прочность,
вибростойкость (отсутствиенити
накаливания и
иных чувствительных составляющих).
Длительный срок службы. Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.
Спектр современных люминофорных диодов аналогичен спектру люминесцентных ламп, которые давно используются. Схожесть спектра обусловлена тем, что в этих светодиодах также используется люминофор, преобразующий ультрафиолетовое или синее излучение в видимое с хорошим спектром.
Малая инерционность.
Малый угол излучения. Это может быть как достоинством, так и недостатком.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но высокая стоимость при использовании в освещении.
Безопасность — не требуются высокие напряжения.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.), в отличие от люминесцентных ламп.
Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6% рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.
Светодиодные светильники применяются для:
освещения различных объектов: стен, фасадов зданий, рекламных щитов;
освещения офисных и промышленных помещений, кафе и ресторанов и т.п.;
подсветка дорожных знаков, освещение улиц, дорог, АЗС, туннелей;
освещение подвалов, подъездов, гаражей;
светодиодная подсветка для подвесных натяжных потолков;
декоративное освещение для массовых мероприятий;
освещение объектов и памятников культуры;
светодиодная подсветка витрин, барных стоек, рекламных стендов;
изготовления бытовых осветительных приборов (например, фонариков, гирлянд) и др.
В зависимости от назначения меняются и характеристики светодиодных светильников. Они подразделяются на следующие категории:
светодиодные светильники для ЖКХ;
офисные светодиодные светильники;
уличные светодиодные светильники;
промышленные светодиодные светильники;
светодиодные прожекторы;
точечные светодиодные светильники;
светодиодные светильники потолочные или настенные;
светильники светодиодные накладные и др.
Преимущества.
В сравнении с обычными лампами накаливания, светодиоды обладают многими преимуществами.
Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 132 лм/Вт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150-220 лм/Вт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 лм/Вт, а лампы накаливания — 10-30 лм/Вт (включая галогенные).
П
27
28
Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
Безопасность использования.
Малые размеры.
Высокая прочность.
Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.
Значительно снижает класс опасности электронных отходов.
Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).
В отличие от люминесцентных ламп, у которых с прогревом потребляемая мощность увеличивается, у светодиодных ламп с прогревом потребляемая мощность падает до 30 % при сохранении яркости, это обусловлено уменьшением падения напряжения светодиодов с прогревом.
Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением, как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности практического применения.
Недостатки
Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами.
Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком мелкие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания). Осветительный светодиод мощностью 10 Вт требует пассивный радиатор. Такой радиатор не только удорожает конструкцию, но и с трудом может быть вписан в формат бытовых осветительных приборов.
Для питания светодиода от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты. Поэтому многие разработчики ограничиваются выпрямителем, а светодиоды включают последовательно.
Высокий коэффициент пульсаций светового потока при питании напрямую от сети промышленной частоты без сглаживающего конденсатора, при его наличии пульсации малы.
Дешёвые массовые LED имеют светоотдачу 60-100 лм/Вт.
Спектр отличается от солнечного.
Немецкие специалисты в процессе тестирования в конце 2009 года обнаружили, что реальный средний срок службы светодиодных ламп для напряжения 220-240 В оказался около 1000 часов против заявляемых производителями 50000 часов.
Несмотря на лёгкость регулировки яркости светодиода изменением питающего его постоянного напряжения, большинство ламп, предназначенных для сети 220-240 В, не приспособлены для питания их через диммер. Причина в конструкции встроенного в лампу вторичного источника питания. Однако, существуют специальные регулируемые диммером светодиодные лампы.
2.6. Устройства управления освещением
Приборы и устройства, которые помогают управлять освещением и экономить электроэнергию в зависимости от освещенности (от времени суток):
фотоэлементы, фотореле и сумеречные выключатели (рис.4);
э
29
30
энергосберегающие светильники и фотоакустические патроны.
Одним из самых простых устройств автоматического управления освещением являются фотоэлемент или, как их еще называют, фотореле.
Фотоэлементы позволяют включать и выключать светильники и другие электроприборы в зависимости от уровня освещенности. Датчики автоматически срабатывают (включают и выключают свет) определяя степень естественного освещения вне зависимости от уровня влажности и температуры окружающей среды. Их можно использовать как в ночное, так и в дневное время.
Фотореле применяются для управления освещением на дорогах, автостоянках, дворовых территориях в садах, подъездах, холлах и прочих помещениях, а также при освещении витрин, световой рекламы, вывесок и т.д.
Монтаж фотоэлементов выполняется вне помещения. Во всех фотоэлементах присутствует регулировка уровня освещенности, при котором будет срабатывать датчик освещенности и, например, включаться светильник. В более дорогих фотоэлементах присутствует также и регулировка по выдержке времени, что, например, позволяет избежать выключения освещения рекламного щита из-за света фар проезжающего мимо автомобиля или из-за проблескового маячка спецтехники.
Сумеречные выключатели выпускаются как единым блоком, который устанавливается вне помещений, так и в виде модульного реле, которое устанавливается в ящик или боксе внутри помещения, с выносным фотодатчиком, который монтируется вне помещения.
Сумеречные выключатели бывают еще со встроенным таймером. Благодаря этому становится возможным управление освещенностью, в зависимости от времени. При помощи таймера устанавливается время разрешения работы сумеречного выключателя. В разрешенный период времени выход будет включаться, когда измеренная освещенность будет находиться ниже заданного значения. Если измеренная освещенность выше заданного значения или таймер находится за пределами разрешенного периода, выход будет выключен. Причем, для модели с недельным таймером данный период времени можно выставить разный на каждый день недели или на группу дней (например, для выходных дней).
Включение освещения происходит при уровне шума, превышающем пороговое значение, если уровень освещенности соответствует темному времени суток. Выключение освещения происходит через заданный интервал времени, если нет шумов, превышающих пороговое значение.
Подключение блока осуществляется в разрыв фазы. Блок должен устанавливаться на открытой поверхности (стене, потолке).
Антивандальный энергосберегающий светильник со встроенным оптико-акустическим датчиком предназначен для освещения лестничных площадок, пролётов, коридоров, подсобных помещений, кладовок и других помещений с временным пребыванием людей в жилых и общественных зданиях. Светильник включается только в темное время суток, когда в помещении появляются люди, а после того, как люди покинули помещение, отключается.
При работе с лампой накаливания мощностью 60 Вт экономия от использования одного энергосберегающего светильника в среднем составляет 500-1000 рублей (от 250 до 500 кВт/ч в год).
Встроенный оптико-акустический датчик состоит из оптического датчика (фотоэлемента), микрофона, реле времени и электронного ключа. Благодаря фотоэлементу светильник включается только в темное время суток, а микрофон дает сигнал на включение света только при наличии людей (порог включения составляет 65±5 дБ). Через 50±10 секунд после того, как люди покинули помещение, реле времени подает сигнал на отключение света.
Светильник состоит из основания (материал - полиамид), корпуса (материал - поликарбонат), керамического патрона, встроенного оптико-акустического выключателя.
П
31
32
Датчик (сигнализатор) присутствия позволяет включать светильники и регулировать уровень освещенности в зависимости от яркости света, присутствия и движения людей в той или иной зоне помещения, за счет чего и происходит экономия электроэнергии.
Помимо освещения, «интеллектуальный» датчик присутствия также может управлять и вентиляцией, отоплением, ролл - ставнями и т.д. Благодаря двухлинзовой технологии, датчик присутствия может осуществлять управление электроприборами и в помещении прямоугольной (вытянутой) формы. Один сигнализатор присутствия при высоте установки 3,5 м над уровнем пола, может обеспечить всеохватывающий контроль в помещении 18х9 метров.
Уровень освещенности, при котором включается датчик присутствия регулируется в пределах 5-1200 лк. Надежная работа обеспечивается благодаря точному измерению освещенности двумя встроенными датчиками. Время выдержки при отключении регулируется в пределах от 1 до 30 минут. Установка прибора осуществляется в стандартную коробку для скрытой проводки (подрозетник). Также возможен монтаж с открытой проводкой при использовании дополнительно поставляемой коробки для открытой установки. Несколько датчиков можно объединить в цепь при помощи функции «ведущий/ведомый».
В зависимости от модели, датчики присутствия могут быть как для скрытого, так и для открытого монтажа. Максимальный ток релейного выхода достигает 16А. Сигнализатор работает в диапазоне освещенности от 5 до 1200 лк.
Датчики движения позволяют управлять освещением как внутри помещения, так и снаружи, могут управлять освещением на лестничных площадках, дворовых территориях, коридорах и в других помещениях.
При помощи регулятора можно выставить порог освещенности, при котором будут срабатывать датчики движения, так же можно выставить задержку времени на отключение освещения и чувствительность датчика движения. В зависимости от модели датчика движения, максимальный угол обнаружения человека может быть равен от 120 до 360 градусов. При помощи специальных заслонок можно ограничить контролируемую зону.
Монтаж датчика движения можно осуществлять на стене, на потолке, на углах здания или вместо выключателей в стандартном подрозетнике.
Так как датчики движения специально рассчитаны именно на человека, то они будут игнорировать появление домашних животных (за исключением крупного рогатого скота).
Датчики движения могут управлять освещением, передавая сигнал от датчика на управляющий блок по радиоканалу. К одному приемнику (техническому боксу) может быть подключено до 10 датчиков движения. При этом питание самих сенсоров осуществляется при помощи 6 элементов питания типа LR6.
Датчики движения могут устанавливаться на стены, потолки, межэтажные перекрытия, в углы (в зависимости от модели). Датчики, устанавливаемые на стену, работают в диапазоне освещенности от 5 до 2000 люкс, а датчики движения для установки в углы, на потолок - в диапазоне от 5 до 1000 люкс. Выдержка времени на отключения оборудования или освещения от 5 секунд до 15 минут. Угол обнаружения - до 360 градусов. Возможна установка как внутри помещения, так и вне помещений (степень защиты до IP54).
Светорегуляторы (диммеры)
Ди́ммер (от англ. dim — затемнять) — регулятор электрической мощности нагрузки, как правило включаемый последовательно с ней. Обычно используется для регулировки яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп.
В простейшем случае может представлять собой переменный резистор (реостат), однако на таком регуляторе выделяется чересчур большая мощность и он перегревается. Можно также применять автотрансформаторы, но они громоздки.
В
33
34
По способу управления различаются:
механический
электронный
дистанционный
акустический.
В основе механического диммера — потенциометр, в данном случае подключённый не непосредственно к нагрузке, а передающий сигнал через схему управления на силовой элемент (симистор).
В электронных диммерах возможны следующие датчики воздействия:
контактный (сенсорный)
бесконтактный (инфракрасный, ультразвуковой или ёмкостный).
В дистанционных диммерах управление производится с инфракрасного пульта. Акустический реагирует на громкий звук или на команды, подаваемые голосом. В одном приборе могут одновременно использоваться разные способы управления.
Функции диммера
Самые первые диммеры имели механический способ управления и могли выполнять только одну функцию — изменяли яркость светильника. Современные микроконтроллерные многофункциональные светорегуляторы имеют расширенный набор функций:
управление яркостью
автоматическое отключение
имитация присутствия
плавное отключение
дистанционное управление
акустическое или голосовое управление.
Конструкция
Тиристорный диммер (рис. 4)
Диоды D2…D5 образуют диодный мост. ZD — динистор, D1 — диод, R — переменный резистор небольшой мощности, C — конденсатор, SCR — тиристор, мощность которого определяет мощность нагрузки.
В первый момент тиристор SCR закрыт, а конденсатор C заряжается через R. Напряжение во входной полуволне продолжает нарастать, и в некоторый момент открывается динистор ZD, а за ним и тиристор SCR. Между клеммами начинает проходить значительный ток, пока напряжение в полуволне не спадёт до закрытия ZD. Конденсатор при этом разрядится через D1 и тиристор. Тиристор закроется. На следующем полуцикле всё повторится.
Рис. 4. Схема тиристорного диммера
Принцип действия такого диммера состоит в том, что открывая тиристор в разные моменты времени относительно перехода напряжения через 0, можно «обрезать» синусоидальные волны регулируемого напряжения и тем самым менять действующее значение напряжения и ток в нагрузке.
Дроссель
Б
35
36
Недостатки
Регулируемое напряжение теряет синусоидальную форму. Это приводит к сомнительности его однозначного дальнейшего преобразования трансформаторами.
Возникают помехи, вплоть до радиочастотных.
Два включённых последовательно диммера могут вести себя непредсказуемо.
Регулировка нелинейно зависит от значения R.
С диммерами несовместимы люминесцентные лампы с нерегулируемым ЭПРА и включены по стартерной схеме.
Особенности
При применении с лампами накаливания (для их включения «с нуля») позволяют избежать броска тока через лампу, часто приводящую к её преждевременному перегоранию.
При регулировке лампы накаливания изменяется не только яркость, но и цветовая температура света — чем меньше яркость, тем она краснее.
Применение
Для регулирования яркости ламп накаливания и люминесцентных ламп с индуктивным балластом, температуры различных нагревателей резисторного типа (например, паяльников и утюгов).
С осторожностью, рискуя повредить, можно применять для регулировки частоты вращения электродвигателей.
Не следует применять для радиоприёмников, телевизоров и других устройств с трансформаторным питанием или импульсным блоком питания (в том числе люминесцентные лампы с электронным балластом).
Не рекомендуется, во избежание влияния помех, включать устройства с диммерами рядом с радиоприёмниками и чувствительными измерительными приборами. Так, если включён паяльник с диммером, то на экране осциллографа рядом могут появиться посторонние сигналы, а прослушивание ДВ/СВ радиоприёмника в комнате с регулируемым освещением может вообще оказаться невозможным.