Коэффициент полезного действия светильников

КПД светильника

Поговорим о КПД светильника. Что это такое, как вычисляется и применимо ли это определение к светодиодным светильникам? Какой вклад вносят те или иные компоненты в конечную эффективность светильника. Ответы на эти вопросы в нашем ролике.

Согласно определению которое дано в ГОСТ (55392-2012). Коэффициент полезного действия — это величина, определяемая отношением светового потока ОП к суммарному световому потоку установленных в нем ИС.

Не секрет, что отражатели в светильнике возвращают не 100% падающего на них света, а рассеиватели пропускают не весь световой поток. При чем, все это усугубляется с течением времени. В результате лампы без светильника имеют значительно более высокий световой поток, чем у собранного прибора.
Итак, разделив световой поток собранного светильника на суммарный световой поток ламп мы получим КПД светильника.

Все вышесказанное имеет отношение только к светильникам с заменяемыми лампами, но теперь перейдем к светодиодным.
О них можно прочесть в примечании о КПД в том же ГОСТе
«Характеристику, имеется ввиду кпд, НЕ применяют для ОП, у которых оптическая система и ИС, представляют собой единое целое, например лампы-светильника, неразборного ОП со светодиодами.»
Нельзя отделять световой поток светодиодов от светового потока светильника с рассеивателем. В таком случае как же определить эффективность этого самого неразборного ОП со светодиодами.
Ответ прост — использовать величину светоотдачи.
Мы о ней уже говорили, но тем не менее, световая отдача ОП — это величина, определяемая отношением светового потока ОП к потребляемой им электрической мощности. А вот тут как раз нужное нам примечание:
«Характеристику применяют, как правило, для ОП у которых оптическая система и источник света представляет собой единое целое, например лампы светильника, неразборного ОП со светодиодами.»
Госты гостами, но все же интересно, какой вклад вносят те или иные компоненты в конечную эффективность.

Светодиодная плата питается через блок питания, он же драйвер. На его работу тратится порядка 10, 20% поступающей энергии.
Это означает, что светильник мощностью 100 Вт, отдает на светодиоды около 85 Вт, 15 Ватт теряются в самом драйвере.
Кстати, чем мощнее блок питания, тем эффективнее он работает.
Далее энергия идет к светодиодам. Именно выбор правильного режима работы светодиодов определяет их эффективность. Какой он должен быть, смотрите в предыдущих роликах.
(Если питать светодиод на 30% его максимальной мощности, то у него будет очень высокая светоотдача, но для высокого светового потока светодиодов потребуется больше.)
Наверно стоит рассказать про световой поток указанный на упаковке со светодиодами. Зачастую этот поток указывается производителем для температуры кристалла 25 градусов.
Измерение производится следующим образом: подается короткий импульс тока, и в этот момент фиксируется значение светового потока. Температура кристалла при этом не успевает вырасти.
Этот процесс вы видели в ролике о производстве светодиодов Оптоган.
При реальной эксплуатации, в процессе работы, температура кристалла может достигать 80 и более градусов. Хочу подчеркнуть, температура именно кристалла, а не корпуса светодиода. А с каждым десятком градусов, свыше 25, светоотдача падает на 2,5 — 3 %. Перейдем к рассеивателям и линзам.
В зависимости от типа они могут задерживать от 5 до 50% светового потока. Меньше всего задерживает стекло. Это значит что задерживаемая энергия выделится в виде тепла на самой оптике, тем самым нагревая ее.

Подведя итог попробуем собрать общую картину эффективности начиная от светодиода и заканчивая собранным светильником.
Для примера возьмем светодиоды с заявленной светоотдачей 160 лм/Вт.
При температуре кристалла в 70 градусов она упадает на 11,3% и составит 142 лм/Вт.
Подключив плату со светодиодами к источнику питания с КПД 87%, она снизится до 123,5 лм/Вт.
А поместив всю электронику в корпус и закрыв рассеивателем мы потеряем еще 10% светового потока. В итоге из 160 лм/Вт мы получим светоотдачу светильника около 111,2 лм/Вт.
Проследив всю цепочку снижения светоотдачи от значения на упаковке до реального устройства, попробуйте ответить на вопрос: насколько важна информация которая указанная на упаковке со светодиодами, если известна светоотдача готового устройства?
Она вообще не нужна, ни по ГОСТу ни по здравому смыслу.
Главное, чтобы это была именно светоотдача готового устройства на свой температурный режим работы, без всяких звездочек и оговорок.

Введите Ваш адрес электронной почты и нажмите кнопку «Подписаться», чтобы всегда быть в курсе новостей АО «ВИЛЕД»

Источник

Сравнение светодиодных ламп с традиционными осветительными приборами

«У вас есть хорошие светодиодные лампы для дома?» – этот вопрос продавцы электротоваров слышат часто. Интерес покупателей к «ледам» (название произошло от аббревиатуры LED) подпитывают СМИ и реклама. Действительно ли так хороши светоизлучающие диоды? Чтобы понять это, сравним новые источники света с традиционными.

Конструктивные отличия

У всех ламп есть цоколь, и это, пожалуй, единственная часть конструкции, которая их объединяет. В остальном отличия традиционных приборов от светодиодных существенны.

Таблица 1. Особенности устройства ламп.

Вид осветительного прибора

Степень прочности конструкции

Содержание вредных веществ

И только светодиодная лампа не содержит хрупких и вредных для здоровья компонентов: вместо бьющейся колбы установлен ударостойкий пластиковый рассеиватель и прочный корпус. Даже если уроните случайно на пол – не разобьется. Лампа накаливания может треснуть даже при неосторожном выкручивании из патрона, так как большую ее часть занимает тонкостенная стеклянная колба. Люминесцентная и галогенная не намного прочнее: в их конструкции так же есть стекло, пусть и с более толстыми стенками. Если такой прибор разобьется, пары ртути или галогенов нарушат экологию помещения.

Сравнение основных характеристик светодиодных и энергосберегающих ламп

Выбор источников искусственного света на современном рынке столь велик, что неискушенному пользователю сложно разобраться в их характеристиках. Сравним основные из них.

Таблица 2. Параметры осветительных приборов.

Разновидность прибора освещения

Мощность, Вт

Световой поток, лм

Светоотдача, лм/Вт

Освещенность, лк (при напряжении 220 В)

Указанные в таблице светодиодные и энергосберегающие лампы сравнение выдерживают только по световому потоку. Он приблизительно одинаков у взятых для сравнения образцов. Но освещенность, в силу разного строения колбы и неодинакового угла рассеивания, различается. Мощность, то есть потребление электроэнергии в час, тоже сильно разнится. По этому показателю соотношение ламп накаливания и светодиодных ламп составляет 1:7,5. Это значит, что «леды» в 7-8 раз экономнее расходуют энергоресурсы. Но это лишь одно из множества их преимуществ.

Сравнение ламп по коэффициенту пульсации

Светодиоды превосходят все остальные источники освещения еще по одному параметру. Речь идет о мерцании ламп, которую отражает коэффициент пульсаций (%). Это одна из важнейших характеристик источника света, от величины которой зависит комфортность и безопасность освещения. Чем меньше коэффициент пульсации, тем лучше. Если он превышает 5-10 %, в организме начинаются негативные процессы: появляются головные боли к концу дня, быстрая утомляемость, бессонница.

Коэффициент пульсации освещения в офисных и других нежилых помещениях должен соответствовать установленным санитарным нормам, и это контролируется проверяющими органами. Дома мы сами должны следить за качеством света, если забота о здоровье семьи важна для нас.

Таблица 3. Типичные коэффициенты пульсации бытовых ламп.

Вид осветительного прибора

Коэффициент пульсации, %

Как видно из таблицы 3 , меньше всего могут пульсировать светодиоды. Но только те, в конструкции которых установлен качественный источник питания. Некоторые дешевые «леды» мерцают так, что это хорошо заметно глазу. Пользоваться такими приборами нельзя.

Но, даже если пульсации не фиксируются зрительно, это не значит, что их нет. Возможно, глаз не замечает колебаний светового потока, но они при этом превышают норму. Установить наличие низкочастотных пульсаций недопустимого уровня поможет люксметр с функцией пульсметра RADEX LUPIN. Этот прибор соответствует ГОСТу и обеспечивает высокую точность измерений.

Коэффициент полезного действия

Этот параметр (КПД) характеризует эффективность преобразования электрической энергии в световую. Чем он выше, тем меньше потери на тепло. Самый высокий коэффициент полезного действия у LED-ламп: КПД качественных моделей достигает 90 %. Светодиод преобразует энергию в свет напрямую, с минимальным выделением тепла.

Самым низким КПД отличаются лампы накаливания – 4-5 %. В процессе работы они существенно нагреваются, так как переводят в тепло более 90 % потребляемой мощности. КПД «галогенок» выше – 15-20 %. У люминесцентных осветительных приборов этот параметр зависит от вида колбы. Наиболее низкий коэффициент полезного действия у спиралевидных КЛЛ – 7-8 %. Эффективность их использования снижена также из-за потерь большей части световой энергии, которая уходит внутрь спирали. Поэтому при более высокой светоотдаче освещенность, создаваемая этими лампами, самая низкая (см. таблицу 2).

Индекс цветопередачи (CRI)

Раньше люди при покупке источников освещения интересовались только их мощностью и сроком службы. Современный покупатель более «подкован» в вопросах светотехники. Он знает, что такое световой поток, цветовая температура. Но и сегодня многие игнорируют такой важный показатель качества осветительного прибора, как индекс цветопередачи. Этот параметр отражает то, насколько точно освещаемый объект сохраняет свои естественные оттенки. За эталон берется индекс цветопередачи солнечного света, который равен 100.

У хороших светодиодных ламп для дома индекс цветопередачи составляет 85 и выше. Такое освещение приемлемо в быту, так как комфортно для глаз и достаточно хорошо передает оттенки предметов. Для музеев и торговых залов желательно подбирать светильники с максимально высоким CRI. К примеру, текстиль, меха и кожа выглядят особенно привлекательно при освещении LED-лампами теплого белого света (2700-3000 К) и CRI 90. Такие светильники недешевы, но расходы стоят того, так как привлекательный вид товара помогает увеличить продажи. Светильники с индексом цветопередачи от 90 устанавливают также в специализированных лабораториях и художественных студиях.

Выбирайте лампы с помощью многофункционального люксметра

Единственный способ проверить качество освещения – купить бытовой люксметр, например RADEX LUPIN. Он измеряет основные характеристики – яркость лампы, освещенность поверхности и коэффициент пульсации. Люксметр поможет установить:

• верно ли производитель указал параметры осветительного прибора или лампы;
• соответствует ли норме освещенность комнат квартиры, рабочего кабинета, детских комнат;
• какова пульсация освещения в вашем доме и на рабочем месте.

Определить все это без люксметра-пульсметра невозможно. С помощью этого люксметра вы отберете самые хорошие светодиодные лампы для дома, и это будет технически обоснованный выбор. Качественные «леды» действительно превосходят остальные приборы освещения по большинству параметров. Они не нагревают воздух, не перегружают зрение, а также помогают экономить на оплате счетов за электроэнергию. Да и часто менять такие лампочки вам не придется: срок их службы составляет более 30000 часов.

Источник

Основные светотехнические понятия и их практическое применение

существует множество электромагнитных волн параметрами: рентгеновские лучи, γ-лучи, микроволновое излучение . (см. рис. 1). Природа всех электромагнитных волн одинакова, отличаются они лишь длиной волны (или частотой). этого многообразия человеческий глаз воспринимает только узкий интервал волн нм, вызывающий зрительные ощущения. Электромагнитное излучение, сосредоточенное диапазоне, называется светом. Благодаря свету получать информацию нас мире посредством зрения.

Рис. 1 Многообразие электромагнитных волн

Чувствительность глаза длинах волн видимого диапазона неодинакова так называемой кривой относительной спектральной световой эффективности излучениия (см. рис. 2).

Рис. 2. Кривая относительной спектральной световой эффективности излучения

Максимум кривой лежит области спектра волны 555 нм. Это значит, что глаз наиболее чувствителен длине волны.
Для оценки количественных параметров света введена система световых величин , которая построена кривой относительной спектральной световой эффективности излучения, , глаза длинах волн.
Рассмотрим основные величины этой системы , какое значение они имеют светотехнике.
Для начала остановимся , относящихся очередь, света приборам. Это такие величины, как световой поток, сила света силы света, КПД, световая отдача, цветовая температура, индекс цветопередачи, коэффициент пульсаций светового потока.
Общее количество света, которое излучается источником света, называется световым потоком (измеряется — лм). Другими словами, это мощность излучения диапазоне, оцениваемая воздействию .
источники света используются осветительного прибора (светильника). При этом световой поток оказывается ниже, чем источника света. Причина потери системе светильника. Поэтому говорят полезного действия — КПД, который показывает отношение светового потока светильника потоку источника света. КПД является важнейшим показателем эффективности оптической системы светильника.
световой поток является одним параметров, источников света обязательно приводят его каталогах материалах. Однако потребителю зачастую важнее знать поток системы «световой прибор + источник света», ситуация этого параметра однозначна. Следует различать два направления развития осветительной техники: традиционные ламповые приборы . Для традиционных светильников световой поток , поскольку такой подход является некорректным. Это связано , что лампа сменный элемент, его частью. светильнике могут быть применены лампы, имеющие разный световой поток. Это приводит , что световой поток светильника может различаться , какая лампа применяется. Поэтому производители традиционных светильников приводят КПД (см. рис. 3). Зная поток лампы , определить поток светильника.

Рис. 3 Технические параметры традиционных приборов уличного освещения данных, приведённых светильников GALAD

приборах светодиоды интегрируются производства частью, поэтому ничто приводить материалах световой поток светильника (см. рис. 4).

Рис. 4 Технические параметры светодиодных приборов уличного освещения данных, приведённых светильников GALAD

Интересная ситуация сложилась относительно КПД светодиодных светильников. принимается равным 100%, хотя это . Поскольку некоторая доля света светодиодов случае теряется: при прохождении через защитное стекло, оптике, могут быть факторы, определяемые конструктивными особенностями прибора. Если производитель настаивает , что КПД его светильников деле близок %, следует насторожиться, ведь случаев это .
вышесказанного возникает резонный вопрос, если КПД светильников всегда меньше 100%, вообще нужен световой прибор? источники света самостоятельно, получая при этом больше света? Дело , что одной функцией осветительного прибора является перераспределение светового потока света . Распределение светового потока характеризуется кривой силы света — КСС. Говоря бытовым языком, кривая силы света показывает, направлении свет более интенсивный, — менее интенсивный. силы света можно объяснить как поток направлении. Сила света измеряется — кд. Строго говоря, распределение потока определяется фотометрическим телом, — это сечение фотометрического тела определённой плоскостью (см. рис. 5).

Рис. 5. Вид фотометрического тела , характерный для светильников дорожного освещения

Свет лампы распространяется стороны равномерно, задач необходимо, чтобы свет падал плоскость. Тот свет, который плоскость, оказывается бесполезным. Поэтому для максимальной концентрации света месте необходимо специальное светораспределение, которое обеспечивается благодаря отражателю светового прибора. Например, для дорожного освещения максимально эффективно работает тип КСС, представленный . выше. светодиодных светильников ситуация похожая, только свет перераспределяется вторичной оптики (см. рис. 6).
Таким образом, получается выгоднее применять источник света светильника, теряя световой поток, более эффективное его распределение. КСС одна основных характеристик, которая зачастую определяет целесообразность применения прибора для освещения данного типа объектов.

Рис. 6. Формирование КСС ламповых светильников уличного освещения

Для оценки целесообразности применения того или иного светильника важно знать, насколько эффективно расходуется электроэнергия при его работе. есть параметр, который называется световая отдача. Это отношение светового потока мощности, другими словами, сколько люмен получается электроэнергии. Данный параметр имеет непосредственное отношение света, ведь сам процесс преобразования электроэнергии происходит именно . Светильник такой функции , поэтому применение этого термина пор считалось некорректным. Однако потребителю важно сравнивать, насколько один светильник эффективнее другого потребления электроэнергии. Поэтому время прижилось понятие «световая отдача светильника».
Светильники света конкурируют количества света, качеству. Объективными показателями качества света являются: индекс цветопередачи, цветовая температура пульсации светового потока.
Индекс цветопередачи ( CRI) показывает, насколько источник света хорошо передаёт цвета объектов источниками света. источник света принимается, например, солнечный свет. Наш глаз видит объекты, потому что отраженный свет попадает . Поэтому этих объектов зависит (см. рис. 7). Невооруженным глазом можно заметить, что при освещении предметов разными типами ламп, передача цвета будет существенно отличаться. Максимальное значение эталонных источников света принимается равным 100.
Цветовая температура (измеряется , К), смысле означает оттенок белого света, который излучает источник. Цветовая температура 3500К соответствует тёплому оттенку белого света, нейтральному оттенку, 6000 холодному.

Рис. 7. Освещение объекта разными типами источников света

Коэффициент пульсации светового потока показывает, насколько сильно будет заметно мерцание лампы светильника. источников света, работающих ПРА, величина светового потока меняется частотой силы тока. частота переменного тока равна 50 Гц, следовательно, световой поток ламп пульсирует 100 раз (см. рис. 8). Электронный ПРА обеспечивает работу ламп высоких частотах, снижает коэффициент пульсации. Светодиоды тоже могут иметь пульсации потока, что определяется параметрами питания. Глаз такое мерцание, может влиять глаз, организма человека.

Рис. 8. Пульсация светового потока разрядных ламп, работающих ПРА

Указанные параметры качества света наиболее важно учитывать освещении. Например, для офисов залов .13330.2011 регламентируется значение 80. Для улиц этот показатель , поскольку значимым. Всё дело , что происходит абсолютно разная зрительная работа. необходимо хорошо различать мелкие детали объектов, этого важно качество света. достаточно различать крупные объекты, чтобы ориентироваться , этого высокое качество света . , распространено освещение светильниками лампами высокого давления, индекс цветопередачи которых Ra = 20, этого вполне достаточно (см. рис. 9).

Рис. 9. Освещение автомагистрали, выполненное светильников лампами высокого давления GALAD ЖКУ15 Сириус. Натриевые лампы высокого давления дают белый свет характерного оранжевого оттенка = 20

Рассмотрим другие светотехнические понятия, которые применимы поверхностям. относятся: освещённость, яркость, равномерность распределения яркости .
Освещённость — это величина светового потока, приходящаяся площади освещаемой поверхности. Единица люкс (лк). , освещённость характеризует количество света .
Для понимания, какое значение освещённости является высоким, — низким, можно привести следующие характерные примеры:
— освещённость Луны Земли зимой Москвы 0,5 лк;
— прямая освещённость день Москвы может достигать более 10 000 лк;
— нормируемая освещённость столе — 500 лк;
— нормируемая освещённость — 30 лк.
Яркость поверхности. Далее физическое определение яркости, ненаучным языком объясняется суть этого параметра. Количество света определяется освещённостью. Однако, глаз видит предмет упавшего, отражённого света. Свет, упавший , может отражаться : , может отражаться сильнее или слабее, что зависит материала, , отразиться направлениях интенсивностью. Поэтому введено понятие яркости, которая представляет собой количество света, попавшего наблюдателя площади освещённой поверхности. Глаз человека реагирует именно . Единицы кд/м2. случаях, когда материал предмета отражает свет неравномерно направлениях, яркость зависит взгляда . случаях освещённость прямой зависимостью. Если взять лист обычной матовой бумаги, углом , одинаково светлым, поскольку яркость его направлениям одинакова. полированную металлическую поверхность, практически весь падающий свет отражается сторону, , что при её рассмотрении углов меняется её яркость (см. рис. 10).

Рис. 10. Пример объектов, обладающих разными отражающими свойствами. яркость предмета взгляда , яркость предмета зависит взгляда

нормах освещения объектов основной регламентируемой величиной является освещённость рабочей поверхности внутри помещений. Хотя глаз, как было отмечено, реагирует , , нормируется именно освещённость, она значительно проще рассчитывается . Однако нормирования дорожного освещения положена яркость. Это связано , что для современных дорожных покрытий яркость степени зависит падения, зависимости между яркостью нет, что осуществлять нормирование .
Также ограничивается слепящее действие, которая создаёт осветительная установка, зрительное неудобство, возникающее при наличии зрения ярких источников. Это характеристика качества освещения. Для общественных зданий для этих целей вводится показатель дискомфорта M, — показатель ослеплённости P, — пороговый коэффициент приращения яркости TI. Слепящее действие осветительной установки может причинять дискомфортные ощущения, контраст объекта , снижая видимость объектов.
Слепящее действие осветительной установки зависит факторов, среди которых основными являются: расположение светильников относительно линии зрения . То, насколько сильное слепящее действие будет оказывать светильник, определяется его конструктивными особенностями. Установлено, что дорожного освещения слепящее действие зависит силы света углов? 75?, что очередь определяется оптической системой светильника (см. рис. 11). Поэтому эта часть КСС должна быть ограничена. При этом яркость дорожного полотна степени определяется формой КСС углов 80?. Поэтому для создания действительно эффективной КСС для дорожного непростая инженерная задача. светильников GALAD (Просмотреть каталог), понимая исключительную важность такого подхода, традиционно при разработке светильников уделяет особое внимание именно оптической системе, ведь зависит эффективность КСС светильника.

Рис. 11. Характерная КСС светильника для дорожного освещения

Что касается светильников для освещения интерьеров, время всё более ярко выражена тенденция использования светодиодных светильников сфере. Такой подход оправдывает себя зрения энергоэффективности, однако многие светильники, представленные , обладают высокой габаритной яркостью (это яркость видимой светящейся поверхности светильника). Связано это , что светодиоды являются очень яркими источниками света, даже при наличии матовых рассеивателей снизить этот показатель уровня. специальной оптики нецелесообразно зрения стоимости светильника. Зачастую меры габаритной яркости путём применения хорошо рассеивающих свет материалов, приводят заодно снижению световой отдачи прибора, поэтому здесь важно соблюдать баланс. светильников GALAD решает этот вопрос комплектации светильников большим количеством светодиодов меньшей мощности (, малой яркости). Это позволяет получать низкую габаритную яркость светильника высокую равномерность яркости светящей поверхности, что выгодно отличает эти модели светодиодных светильников.
. 12 прибор яркой поверхностью высокой габаритной яркостью, светильник GALAD Кайро premio, отличающийся более высокой равномерностью яркости значением габаритной яркости. зрения внешнего вида, светильник слева больше подходит для технических помещений, для классчического офисного освещения.

Рис. 12. Светильники равномерностью яркости светящейся поверхности

Итак, основные светотехнические параметры. Основная цель, которую при подготовке статьи, заключается , чтобы описать простым языком, объяснить значение. , что статья будет полезна тем, кто начинает свою деятельность светотехники.

Источник