В последнее время всё чаще говорят об энергосбережении в области освещения, в том числе в связи с принятием закона об энергоэффективности. Причем в первую очередь речь идет о замене источников света на более эффективные, в частности на светодиоды.

Светодиоды это достаточно специфические источники света и для расчета осветительных установок на основе светодиодных светильников необходимо учитывать эту специфику.

В области применения взрывозащищенных светильников расчетам осветительных установок традиционно отводилось мало внимания. Отсутствие достаточного опыта расчетов осветительных установок на предприятиях нефтехимии связано ещё и с тем, что до последнего времени практически не существовало взрывозащищенных светильников с разнообразием кривых силы света. В подавляющем большинстве случаев использовались светильники типа В3Г с отражателем или без него.

С появлением светодиодов в качестве источников света начались попытки простой замены традиционных светильников на светодиодные. При этом совершенно не учитывается специфика таких светильников. Часто светодиодные светильники сравнивают с обычными светильниками по создаваемому световому потоку, что не совсем корректно. Не надо забывать, что потребителю нужна заданная освещенность в нужном месте, а не световой поток.

В качестве источников света в светодиодных светильниках обычно применяют целый ряд светодиодов, каждый из которых может иметь свою вторичную оптику и быть достаточно направленным источником света. Даже без вторичной оптики светодиоды имеют угол излучения не более 120 градусов. Попытки имитировать газоразрядные лампы или лампы накаливания светодиодами сталкиваются с серьёзными трудностями. Во первых, невозможно создать светодиодный источник с такой же кривой силы света, как и у ламп не жертвуя при этом световой отдачей. Во вторых перегрев кристаллов при такой имитации не позволяет достичь достаточного светового потока. В настоящее время выпускаются светодиодные лампы по световому потоку сопоставимые с лампой накаливание порядка 60 Вт. Более мощные светодиодные лампы (со своими радиаторами) нельзя применять в закрытых светильниках, перегрев будет неизбежным, что значительно сократит срок службы таких ламп.

Применение светодиодных ламп в закрытых светильниках, предназначенных для ламп накаливания совершенно не эффективно по следующим соображениям. Лампа по своей природе не может быть направленной и светит во все стороны, поэтому в светильниках для ламп накаливания, принимаются меры для концентрации светового потока, например при помощи отражателей. Светодиоды же сами по себе направленные источники (угол излучения максимум 120 градусов) и меры направленные на имитацию ламп, т. е. рассеяние света, противоположны мерам концентрации светового потока. Это приводит к двойным затратам и потерям — затраты на организацию рассеяния и потери света при этом и затраты на дальнейшую концентрацию светового потока и опять потери. Эффективность применения светодиодов таким способом существенно снижается. Такое решение возможно как временное, пока ещё существуют светильники для ламп накаливания, в которых необходимо заменить сам источник света, не меняя светильник.

В связи с этим, светодиодные светильники направленного света гораздо более распространены и эффективны. Но при этом необходимо изменять подходы в расчетах осветительных установок с применением светодиодных светильников.

Освещенность, создаваемая светодиодным светильником, у которого все светодиоды находятся на одной плоскости и светят в одну сторону, значительно в большей степени зависит от угла излучения светодиодов, чем от светового потока, создаваемого светодиодами. Это можно проиллюстрировать на следующем примере:

Светодиодный светильник, имеющий общий световой поток 5800 Лм с углом излучения 120 градусов создаёт на оси светильника на расстоянии 3 метра освещенность 205 лк. Такую же освещенность в тех же условиях будет создавать светильник с углом излучения 90 градусов, но со световым потоком 3400 Лм, что на 45 процентов меньше. Применить светильник с углом излучения 90 градусов вместо светильника с углом 120 градусов во многих случаях вполне возможно, а это приведет к экономии электроэнергии 45 %! А если применить светильник с углом излучения 60 градусов, то экономия уже составит более 70 % (!). При этом, конечно же, необходимо учитывать светораспределение и понимать, что светильники с меньшим углом излучения будут создавать световое пятно половинной освещенности меньшего диаметра. Но, как показывает практика, светильники типа В3Г очень часто используются для освещения конкретного рабочего места, а не всего вокруг, например, при уличном освещении объектов нефтехимии. Применяя направленные светодиодные светильники в этих случаях можно сэкономить до 90 % электроэнергии, с учетом повышенной световой эффективности и концентрации светового потока таких светильников.

Кроме этого, светодиодные светильники имеют ещё ряд особенностей, которые надо учитывать.

Во-первых, у светодиодов достаточно большой световой поток сконцентрирован на очень небольшой площади излучения кристалла. Это приводит к тому, что светодиоды являются очень яркими источниками света и светильники на их основе могут иметь сильное слепящее действие. Если в борьбе с этим применять матовые рассеиватели, то будет заметная потеря светового потока, а значит и световой эффективности — основного аргумента применения светодиодов. Слепящего действия можно избежать применяя направленные светодиодные светильники изменяя местоположение светильников и направление их свечения, а также подбирая угол излучения светодиодов.

Во-вторых, у светодиодов один из главных недостатков это сильная зависимость времени жизни от температуры на кристалле. С ростом температуры начинается быстрая деградация, уменьшается световой поток и срок, в течение которого величина светового потока остаётся приемлемой. Хороший теплоотвод на корпус светодиодного светильника является гарантией его долговременной работы. В этой связи можно сказать, что светодиодные лампы не могут обеспечить такой теплоотвод, а применяемые в них радиаторы будут эффективны только в открытых светильниках с хорошей конвекцией. В закрытых светильниках у таких ламп будет сильно ограничен срок службы. Специально сконструированный светодиодный светильник должен обеспечивать как можно более эффективный отвод тепла от кристалла светодиода на корпус светильника. Если сравнивать два светодиодных светильника одинаковой мощности, то больший срок жизни будет у того, корпус которого больше греется.

В-третьих, в связи с тем, что на рынке появляется очень много производителей светодиодов, светодиодных модулей и светильников на их основе, надо очень внимательно относиться к выбору светильников, обращая внимание на то, какие именно светодиоды, модули и драйверы питания установлены в светильниках и отдавать предпочтение известным мировым лидерам в этой области. Учитывая, что на сегодняшний день срок жизни светодиодов зависит от многих факторов и может быть меньше, чем ожидается, надо быть готовым к тому, чтобы была возможность в случае необходимости заменить вышедшие из строя светодиоды или драйверы питания к ним. В случае применения в светильниках комплектующих известных производителей это можно будет сделать значительно проще.

Основными достоинствами светодиодных светильников являются:

• Достаточно высокая световая отдача, значительно выше, чем у ламп накаливания. Однако не надо забывать, что на сегодняшний день у газоразрядных ламп типа ДНАТ она в полтора раза больше, чем у светодиодов, поэтому замена светильников с такими лампами на светодиодные исходя из соображений энергоэффективности совершенно не имеет смысла. Заменять, например, лампы накаливания на газоразрядные значительно более эффективно с точки зрения энергосбережения, чем заменять их на светодиодные. Со временем световая отдача светодиодов несомненно будет возрастать и сравняется с отдачей газоразрядных ламп.
• Отсутствие вредных веществ, в частности ртути. Поэтому нет необходимости специальной утилизации светодиодов.
• Разнообразие вариантов спектра излучения и цветовой температуры. Подавляющее большинство современных белых светодиодов основаны на излучении люминофора, поэтому спектр излучения и цветопередача полностью определяются его свойствами и практически не отличается от спектра люминесцентных ламп.
• Питание светодиодов осуществляется постоянным током, поэтому при применении светодиодных светильников полностью отсутствует стробоскопический эффект и мерцания.
• Продолжительность жизни светодиодов значительно больше, чем у любых других источников света.

К недостаткам светодиодов можно отнести:

• высокая цена;
• высокая яркость свечения.