Светодиоды: выбор есть, но как выбирать – исследование

В очередном проекте российского специального журнала «Современная светотехника» по исследованию рейтинга светодиодных промышленных светильников на российском рынке наряду с российскими производителями свою продукцию представила белорусская компания ОАО «Связьинвест». По результатам светотехнических измерений светильники белорусской компании соответствовали всем установленным параметрам и не уступали практическим требованиям. Компетентными специалистами отмечены белорусские светильники ДСП 01-48х4-001; ДСП 01-60х4-001.
Редакция журнала обратила внимание на то, что представленный ею рейтинг промышленных светодиодных светильников носит ознакомительный характер. Сравнение светильников основано исключительно на мнении компетентных специалистов, но не является истиной в последней инстанции. Результаты измерений относились только к конкретным образцам светильников, предоставленным производителями для участия в проекте.
Об организации исследования и критериях оценки продукции – материал главного редактора журнала Александра Прокофьева.

Завершился очередной проект редакции журнала «Современная светотехника» — рейтинг светодиодных светильников промышленного назначения. Хотя с его помощью был проведен подсчет баллов, и была дана оценка светильников, я назвал бы этот проект исследованием. Проекты, подобные этому, не ставят цель выяснить, какой светильник лучше. Они носят образовательный характер. Рынок светодиодного освещения достаточно молодой. Хотя про светодиоды известно уже довольно много, в каждом направлении имеются свои особенности. Тем более, рынок бурно растет, и на нем в большом количестве появляются новые потребители светодиодной продукции, и ее производители. А современному потребителю трудно разобраться во всем многообразии предлагаемой светотехнической продукции. Да и производители, бывает, грешат незнанием. Основная задача рейтингов — повышение грамотности и квалификации участников рынка. Вероятно, это поможет потребителям внимательнее относиться к выбору продукции, а производителям — уделять больше внимания качеству.

Споров в отношении предыдущих проектов было довольно много. Говорили, что они коммерческие, методика не всегда объективна, выборка ограничена и т.д. И этот рейтинг не будет исключением. Но при всех своих недостатках подобные проекты хотя бы частично отражают ситуацию на рынке. Задача проекта — не выбрать лучшего, а заставить задуматься, задать вопросы, обсудить возможные подходы. Подобные проекты заставляют задумываться и потребителей, и производителей.
Этот проект был сложным во всех отношениях. Объект исследования непростой, было совсем непонятно, как его оценивать. В отличие от офисного или уличного светильника, промышленный источник света имеет весьма широкую область применения. Это касается и геометрии помещений, и требований, предъявляемых к качеству света. В уличном освещении имеются классы дорог и соответствующие требования, предъявляемые к каждому из них. Современные офисы похожи один на другой. А вот что такое промышленное освещение? Склады совершенно разной продукции, сборочный участок, типография, сталелитейный цех и т.д. В каждом случае — свои особенности и, соответственно, уникальные требования к качеству света. Получается, что нельзя подходить к сравнению светильников вообще. Высоты потолков помещений отличаются в разы, необходимы разные диаграммы направленности; в одном месте требуется высокий класс защиты IP в другом — нет; в одном случае индекс цветопередачи должен быть высоким, а в другом определяющий параметр — коэффициент пульсаций освещенности и т.д. Таким образом, говорить о том, какой светильник лучше, можно, только сравнивая их применительно к конкретному проекту.
В своем исследовании мы попытались идти именно от этого принципа, взяв тестовый проект и оценив светильники на его примере. Потребитель не имеет возможности действовать настолько прямолинейно. По итогам нашего исследования в прошлом номере журнала, которое было основано на опросе производителей, системы промышленного освещения — одно из бурно развивающихся направлений наравне с уличным и офисным освещением. На рынке представлено множество моделей и, прежде чем приступить к моделированию, сначала пришлось выбрать наиболее подходящие образцы. Поэтому исследование прошло в несколько этапов.
Первый этап — краткий анализ представленных светильников. Второй — сравнение светильников. Третий этап — применение светильников в проекте и сравнение результатов моделирования.
В своем исследовании мы опирались не на паспортные данные светодиодных светильников, а на значения, полученные в результате измерений в светотехнической лаборатории. С этой целью была выбрана хорошо известная аккредитованная светотехническая лаборатория на базе ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ВНИИОФИ).
ФГУП ВНИИОФИ — это государственный научный метрологический центр. Одно из основных направлений его деятельности — метрология источников света. Сравнение светильников и результатов светотехнического проектирования выполняется с помощью подсчета баллов по ряду показателей. Благодаря компетентным специалистам мы определили наиболее значимые параметры, по которым следует проводить сравнение, и рассчитали весовой коэффициент для каждого из них. Эти значения, полученные на основе субъективного мнения специалистов, отразили их личные предпочтения.
Значения параметров для каждого светильника были ранжированы. Наилучшее значение получил наивысший ранг, а наихудшее, – соответственно, низший ранг. Итоговый балл рассчитывался как сумма произведений весового коэффициента каждого параметра на значение его ранга для этого светильника.
Например, у нас есть два потолочных светильника. Световой поток первого — 1000 лм, эффективность — 80 лм/Вт, а второго — 900 лм и 90 лм/Вт. Предположим, что на основе опроса экспертов получилось, что величина эффективности — более значимый параметр, чем световой поток, и весовые коэффициенты равны 2 и 1,5, соответственно.
Итоговый балл для первого светильника: 1,5 • 2 + 2 • 1 = 5. Для второго, соответственно: 1 • 1,5 + 2х х2 = 5,5.
Для того чтобы расставить приоритеты и рассчитать весовые коэффициенты наиболее значимых параметров, мы обратились к следующим компетентным специалистам:
- Рафаил Тукшаитов, зав. кафедрой «Светотехника и медико-биологическая электроника» КГЭУ, проф., заслуженный деятель науки Республики Татарстан;
- Александр Терёшкин, директор, ГУП РМ «НИИИС им. А.Н. Лодыгина»;
- Борис Пинясов, научный сотрудник лаборатории 38, ГУП
РМ «НИИИС им. А.Н. Лодыгина»;
- Алексей Малахов, руководитель проектной группы, Xlight;
- Алексей Пелагеин, директор по развитию, «Первая электротехническая компания»;
- Иван Василев, к.т.н., руководитель проекта ООО «СветоДизайнПроект»

В рейтинге участвовали и производители светодиодных светильников для общего внутреннего освещения промышленных помещений, например, складов, заводских помещений, цехов, ангаров и прочих производственных помещений обычного типа с высокими потолками. Всего нам было предоставлено 14 светильников. Все они оказались очень разными как по конструкции, так по мощности и по световому потоку.
Сравнение светильников проводилось по следующим основным светотехническим параметрам, которые и были измерены в лаборатории:
- потребляемая мощность;
- световой поток (значение рассчитано по КСС);
- изменение светового потока светильника через 1 ч работы;
- кривая сила света (КСС);
- коэффициент пульсации освещенности;
- коррелированная цветовая температура;
- индекс цветопередачи (CRI);
- коэффициент мощности источника питания (PF);
- нормированные значения гармонических составляющих тока (параметр ЭМС).
В исследовании приняли участие светильники с большим разбросом мощности и светового потока. Первая задача — сгруппировать их и определить, для каких целей была предназначена каждая группа. Большинство участников предложило выполнить группировку по мощности.

«Световой поток в светотехническом отношении первичен, но для пользователя это вторичный параметр. Наблюдатель не ощущает разницы по световому потоку — 2500, 3500, 5000 или 8000лм. Поэтому разбиение следует проводить по более воспринимаемому параметру — мощности».
Рафаил Тукшаитов.
«В качестве основного критерия для группирования светильников и дальнейшего их тестирования желательно было бы выбрать один общий для всех, который характеризовал бы их энергопотребление — фактическую полную потребляемую мощность от сети (В-А). Если выбирать из предложенных вариантов, то предпочтительнее группировать светильники по (рассеиваемой) потребляемой активной мощности, т.к. световой поток однозначно не определяет создаваемую светильником освещенность без привязки его к площади освещаемого объекта и высоты подвеса светильника».
Александр Терёшкин, Борис Пинясов.

В нашем случае по мощности и по световому потоку можно выделить две основные группы. Если рассмотреть светильники по связке параметров мощность-цена, следует выделить две явные группы. Можно сказать, что в исследовании были представлены два класса светильников. Первый класс мы условно назвали аналогами ДРЛ-250, второй — аналогами ДРЛ-400.
Светильники из разных групп предназначены для разных целей. Первая группа лучше подходит для потолков высотой 6-8 м. Вторая группа — это класс High Bay для высоты подвеса 12-14 м. Сравнивать светильник разных классов друг с другом было бы не правильно. Поэтому определять рейтинг светильника целесообразно в пределах одной группы. Как сказал один из экспертов, «надо сравнивать помидоры с помидорами, а огурцы с огурцами».

Переходим к следующему шагу — сравнению светильников без привязки к конкретному проекту. Потребовалось выбрать наиболее подходящие светильники из определенного набора. Сначала необходимо было разобраться с приоритетами. Мы попросили каждого из экспертов выбрать из предлагаемого перечня параметров те, по которым следует оценивать светильники, а затем расположить их в порядке убывания приоритета. Мнения довольно существенно разошлись. Подходы к расстановке приоритетов оказались совершенно разными. Для одних главным оказалось качество продукции, другие больше внимания уделили экономическим аспектам.

Следующий шаг — ранжирование параметров светильников.
Принцип такой — наилучшее значение получает наивысший ранг, наихудшее — низший ранг.
Цена светильника: чем она ниже, тем лучше. Наименьшей цене соответствует высший ранг. Для светового потока, световой отдачи, коэффициента пульсаций освещенности и коэффициента мощности использовался тот же принцип.
Индекс цветопередачи. Вообще говоря, чем он выше, тем лучше качество освещения. Поэтому наибольшему коэффициенту CRI соответствует наибольший ранг.
Изменение потока в течение первого часа работы. Косвенно этот показатель указывает на режим работы светодиодов. Чем меньше перегрев, тем в меньшей мере снижается световой поток. Соответственно, можно предположить, что чем меньше это изменение, тем лучше светодиод и светильник в целом.
Показатель одного светильника «выпал» из общей картины. Этот светильник был изготовлен с помощью технологии удаленного люминофора. За первый час работы световой поток не снизился, а, наоборот, увеличился. Его решили оценивать наравне с остальными.
Коррелированная цветовая температура. Объективно ее оценить трудно. Требования, предъявляемые к этому параметру, зависят от конкретного применения. Однако большинство участников оценки пришло к выводу, что эта температура должна быть в пределах 3500...6000 К. Следовательно, наименьшей температуре соответствует наибольший ранг.

«Для промышленного освещения считается оптимальным использование светодиодов с диапазоном цветовой температуры 3500...4000 К, т.к. указанный диапазон является наиболее комфортным для работы персонала».
Иван Василев.

Уровни гармонических составляющих тока. Основной критерий — соответствие уровней гармоник указанным в ГОСТе значениям. Мы решили расставить светильники по степени их приближения к регламентируемым значениям. Если светильники соответствовали ГОСТу, мы оценивали разницу по каждой гармонике, а потом суммировали по всем. Чем больше разница, тем ниже уровни гармоник и лучше параметры ЭМС. Для светильников, не соответствовавших ГОСТу, мы оценили превышение их значений.
Завершило исследование сравнение светильников на примере тестового проекта. На этом шаге было проведено светотехническое моделирование (в программе Dialux) и оценка параметров проекта. Как уже было отмечено ранее, в исследовании представлены светильники разных классов для разных высот подвеса. Поэтому рассматривались два проекта с высотами подвеса 8 м и 12 м, и оценивался каждый светильник в проекте, соответствующем его классу.
Размеры помещения: 30x60м, высота потолка — 8/12 м. Коэффициенты отражения: потолок: 0,3, стены: 0,3, пол: 0,2. Рабочая плоскость: 0,8 м. Отступ рабочей плоскости от стен: 1/2 шага между расчетными точками. Коэффициент запаса Кз = 1,2. Минимальная освещенность на рабочей плоскости — не менее 200 лк.

«Обычно на предприятиях размеры помещения кратны 6м, что связано с методикой построения таких сооружений. Шаг между расчетными точками регламентируется ГОСТом и составляет 1/2 минимального шага между светильников. Т.е. в каждом конкретном случае должна быть выбрана расчетная плоскость с определенным количеством расчетных точек».
Алексей Малахов.

Как и в первом случае, мы попросили экспертов выбрать учитываемые параметры и расположить их в порядке убывания приоритета.

Следующей задачей стало ранжирование полученных данных.
Принцип был тот же, что и в случае оценки светильников. Равномерность распределения освещенности — Емин./Еср. Идеальное значение этого параметра равно 1. Следовательно, наибольшему значению соответствует высший ранг.
Удельная установленная мощность освещения. По сути, это показатель эффективности проекта. Чем меньше мощность на 1 кв.м при сохранении уровня минимальной освещенности, тем эффективнее осветительная установка. Меньшему значению присваивался больший ранг. Тот же принцип относится и к количеству светильников в установке. Чем меньше светильников использовано, тем проще их монтировать и обслуживать.
Наименьшее значение получил наибольший ранг. Общая стоимость установленного оборудования тоже должна была быть как можно меньше.

В заключение следует сказать, что на сегодняшний день на рынке представлен достаточно большой выбор светодиодных промышленных светильников. Они имеют разную мощность, световой поток и в разы отличаются по стоимости. Нельзя не отметить, что за последний год производители стали уделять больше внимания качеству своей продукции.