Стоит ли использовать светодиодные фонари и светильники для уличного освещения?

Невозможно себе представить современный город, да и любой населенный пункт, без уличного освещения, которое в темное время суток при помощи искусственных источников света увеличивает видимость. Это делается, прежде всего, для безопасности движения транспорта и людей.

Неумолимая статистика свидетельствует, что в грамотно освещенных населенных пунктах снижается количество ДТП в ночное время, а также чрезвычайно низка уличная преступность. По освещенному городу легко проехать, найти нужную улицу и дом, безопасно подойти к освещенному входу в подъезд. При помощи уличного освещения, архитектурной и ландшафтной подсветки городу придается красивый и неповторимый облик.

Светодиодный светильник для уличного освещения

Светодиодный светильник для уличного освещения

Основные требования к светильникам уличного освещения

Для освещения автодорог, магистралей, площадей, транспортных развязок применяют светильники с рефлектором, устанавливаемые на значительной высоте, что позволяет располагать их на большей дистанции друг от друга, а также избегать ослепления от прямого воздействия мощного источника света.

  1. По способу крепления такие светильники могут быть консольные – устанавливаемые на столбах и подвесные – располагаемые на натянутых тросах.
  2. Второстепенные дороги могут освещаться рефлекторными светильниками, на чаще используют светильники с рассеивателями, устанавливаемые на столбах меньшей высоты.
  3. Тротуары, велосипедные и парковые дорожки, остановки транспорта и другие места нахождения людей освещаются сугубо рассеянным светом. При этом уличные фонари чаще всего имеют торшерную конструкцию с рассеивателем шарообразной или цилиндрической формы, который находится наверху стойки фонаря.
  4. Для подсветки табличек с названиями улиц, номеров домов, дорожных знаков, рекламных щитов, информационных табло используют встроенные источники света, специальные лампы или прожекторы.
  5. Архитектурное освещение служит для декоративной подсветки строений различными источниками света как направленного, так и рассеянного света.

Для выполнения своих функций, а также учитывая условия работы на улице, к светильникам предъявляется определенный набор требований, которые регламентируется Строительными нормами и правилами СНиП 23–05–95. Примечателен тот факт, что в 2011 году этот документ был изменен именно с целью внедрения светодиодных светильников.

Что нужно знать при выборе светильника для учичного освещения:

  • Во-первых, светильник должен обеспечивать нужный в конкретных условиях световой поток, заданной цветовой температуры и параметрами цветопередачи.
  • Во-вторых, уличные светильники должны иметь максимальную световую отдачу
  • В-третьих, уличные светильники эксплуатируются в сложных условиях, поэтому у них должна быть высокая механическая прочность, а также для светильникам, устанавливаемых в доступных местах желательна хорошая антивандальная защита.
  • В-четвертых, светильники подвергаются усиленному воздействию влаги и различных химических соединений, содержащихся в воде и воздухе.
  • Именно поэтому уличные светильники должны иметь высокую коррозионную стойкость.
  • В-пятых, уличные светильники, как электрооборудование, должны иметь высокий класс защиты оболочки от проникновения твердых предметов и воды – не менее IP55.
  • В-шестых, светильники должны иметь высокий срок службы, обеспечивать доступность технического обслуживания и ремонта.
  • И, наконец, уличные светильники должны иметь эстетичный внешний вид.

Основные преимущества светодиодных светильников и фонарей

Светодиодные светильники совсем недавно не рассматривались для домашнего и тем более уличного освещения по причине того, что не было светодиодов белого цвета, эти источники света имели низкую световую отдачу, а также высокую цену.

С изобретением сверхъярких белых светодиодов и налаживанием их промышленного массового производства ситуация изменилась, светодиодное освещение стремительно входит в нашу жизнь и за ним будущее. Применение LED-технологий в уличном освещении имеет весомые преимущества.

Возможность подбора оптимальной цветопередачи

Цветопередача – важнейший показатель искусственных источников света, который показывает, как воспринимаются цвета, освещенные выбранным источникомпо сравнению с их истинными цветами. Цветопередача зависит от спектра источника света, чем он шире, тем лучше этот показатель.

Улучшение цветопередачи при использовании светодиодного освещения улиц

Улучшение цветопередачи при использовании светодиодного освещения улиц

Измеряется цветопередача в условных единицах, обозначаемых CRI (colour rendering index) или Ra, которые называют индексом цветопередачи или коэффициеном цветопередачи. За эталонный принят солнечный свет, соответственно индекс его равен Ra=100. Измерения ведутся по специальной методике, которая оценивает насколько восприятие цветов, освещенных выбранным источником.

Ниже представлена таблица отображающая некоторые существенные отличия между популярными лампами освещения:

таблица цветопередачи разных ламп

Условно диапазон цветопередачи разбит на шесть поддиапазонов, каждый из которых имеет свои характеристики. В таблице показаны эти параметры, а также какие лампы обеспечивают нужный коэффициент цветопередачи.

Из таблицы видно, что самые высокие показатели цветопередачи имеют лампы накаливания, а также люминесцентные и светодиодные лампы. Получение белого цвета нужной цветовой температуры и CRI происходит двумя разными способами:

  1. В одном корпусе объединены три светодиода: красного – Red, зеленого – Green, и синего цвета – Blue, — которые в смешении дают определенный оттенок белого цвета. Эти светодиода называются RGB светодиоды. Такие излучатели в освещении используются мало, так как обладают низкой надежностью и высокой ценой. Спектр такого светодиода неравномерный и обладает выраженной линейчатостью, поэтому показатель Ra у такого источника света невысокий.
  2. Применен синий или ультрафиолетовый светодиод и специальный люминофор, который при облучении его переизлучает свет в видимом диапазоне. Именно от состава люминофора и его различных комбинаций зависит цветовая температура и показатель CRI. Чем качественнее люминофор – тем дороже светодиод, но с каждым годом цена на них неуклонно снижается.

Современные белые светодиоды имеют показатели цветопередачи Ra до 95, при различных уровнях цветовой температуры: теплый белый, холодный белый и нейтральный белый. Это позволяет их широко использовать как в освещении помещений, так и в уличном освещении. Требования к световой температуре и индексу цветопередачи для освещений различных объектов прописаны в СНиП 23–05–95.

Снижение затрат на электроэнергию на примере освещения дорог

Очень красноречивым показателем эффективности и экономичности различных ламп является световая отдача, которая определяется по формуле: η=Φv/P,

где Φv – световой поток, создаваемый источником света, а P – потребляемая мощность. Измеряется этот показатель в люменах на ватт – лм/Вт. Очевидно, что чем больше световая отдача, тем более эффективный светильник, так как при равном световом потоке он потребляет гораздо меньшую мощность.

Приведем пример. Для освещения автомагистралей и дорог широко применяют следующие лампы:

  1. Ртутные газоразрядные лампы, известные нам, как лампы ДРЛ. Лампа ДРЛ мощностью 250 Вт имеет cветовой поток в 13000 лм, значит, световая отдача ее будет η=52 лм/Вт. Цветовая температура лампы 3800 К, а Ra=42. Средний срок службы составляет 10000 часов.
  2. Натриевые лампы высокого давления, называемы ДНаТ. Возьмем лампу NAV-T от известного производителя – компании OSRAM. При мощности 150 Вт она выдает световой поток в 15000 лм, η=100 лм/Вт. Цветовая температура натриевых ламп очень низкая 2000 К, они горят оранжево-желтым цветом. Индекс цветопередачи ввиду ограниченности спектра тоже низкий – не больше 40. Срок службы лампы около 22000 часов.
  3. Светодиодные уличные светильники рассмотрим на примере модели L-Street 72. При мощности 120 Вт светильник обеспечивает световой поток в 13986 лм, что говорит о его высокой световой отдаче — η=112 лм/Вт. Индекс цветопередачи имеет хорошее значение Ra=75. Производитель дает 5-летнюю гарантию на этот светильник и заявляет, что срок службы составляет 25 лет (100000 часов) при ежедневной работе в течение 10 часов.

Электронная схема защищает этот источник света от бросков напряжения до 1000 В и обеспечивает работу в широком диапазоне напряжения питания – от 140 до 265 В.

Очевидно, что наиболее экономичными являются лампы ДНаТи светодиодные светильники, которые имеют хорошую перспективу широкого внедрения для уличного освещения. Перспективные модели светодиодов имеют показатель η=200 лм/Вт, поэтому вместе со снижением стоимости светодиодов ожидается повсеместное внедрение именно светодиодных светильников.

Снижение затрат на обслуживание освещения для городских служб

Исходя из высокой надежности светодиодов и долгого срока их службы, расходы на техническое обслуживание уличных светильников снижаются. При сроке службы ртутных ламп 10000 часов, они требуют замены примерно 1 раз в 2,5 года, натриевые лампы требуют замены раз в 4—5 лет, а светодиодные 1 раз в 15—25 лет.

Снижение затрат на обслуживание инфраструктуры при переходе на светодиодное освещение

Снижение затрат на обслуживание инфраструктуры при переходе на светодиодное освещение

Светодиодные светильники загораются мгновенно, не требуют разогрева (как лампы ДРЛ и ДНаТ), не потребляют высокие пусковые токи, что позволяет подключать их проводом меньшей площади поперечного сечения. Драйвер светодиодного светильника имеет высокий КПД и не создает шума при работе. Большинство уличных светильников на светодиодах поддаются регулировке яркости – диммированию.

Варианты использования светодиодных светильников с солнечными батареями

В случаях, когда подведение проводки для уличного освещения невозможно или затруднено, может использоваться светильники, питающиеся от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечных батарей в светлое время суток. Использование таких источников света имеет очевидные преимущества:

  • Не требуется прокладка электрической проводки
  • Такие светильники оснащены датчиком освещенности, который автоматически включает лампу в темное время суток
  • Оборудование таких светильников датчиком движения позволяет включать их автоматически в нужный момент
  • Нет расходов на электроэнергию
  • Такими светильниками можно реализовать любую интересную идею ландшафтной или архитектурной подсветки

Конструктивно такие источники света состоят из самого светильника, солнечной батареи нужной мощности, аккумуляторной батареи и блока управления. Солнечные батареи в маломощных светильниках расположены прямо в верхней части корпуса, а в более мощных устанавливаются отдельно.

автономные светодиодные светильники со встроенными или внешними солнечныи батареями

автономные светодиодные светильники со встроенными или внешними солнечныи батареями

Но такой вид уличных светильников нашел применение в основном для маркировки дорожек либо подсветки входа в дом, въезда в гараж и т. п.

В освещении улиц они применяются мало по следующим причинам:

  1. Для электропитания мощных ламп требуются мощные аккумуляторы, которые требуют высоких токов зарядки. Получается, что необходимо применять солнечные батареи большой площади, которые стоят немало.
  2. Для того чтобы солнечная батарея работала в штатном режиме, необходима ее инсоляция солнечным светом. Это требует ее размещения на открытом пространстве и правильную ориентацию, чтобы за световой день она максимально зарядила аккумулятор. В пасмурные дни, зимой при снегопадах эффективность солнечных батарей резко снижается.
  3. В зимнее время при низких температурах емкость аккумуляторов падает, что может сделать невозможным работу светильника.
  4. Такие светильники требуют более частого технического обслуживания.
  5. Светильники на солнечных батареях стоят в несколько раз дороже, чем те, которые питаются от сети. Светильник 60 Вт на солнечной батарее стоит примерно 150000 рублей, тогда как питающийся от сети 8000—12000 рублей.

Производители качественных светодиодных светильников и солнечных батарей к ним

Основными производителями качественных ярких белых светодиодов являются: японская компания Nichia, американская Cree, корейская SeoulSemicondactor, тайваньская Epistar, немецкая Osram, и американская PhilipsLumileds. Большая часть качественных светодиодных ламп и светильников делается на основе светодиодов этих производителей.

Отрадно, что и в России развернуто производство сверхъярких белых светодиодов. Это компания «Оптоган» и «Светлана Оптоэлектроника». Помимо светодиодов, эти компании выпускают и светодиодные светильники, в том числе и уличного освещения, различной мощности.

Кроме этих компаний можно выделить таких производителей светильников как компания «Инов», «Сити Лед Групп», «Лидер Лайт» и «Грин Лайтс». Все источники света, производимые этими компаниями, отвечают всем требованиям нормативной документации, имеют необходимые сертификаты и приспособлены для работы в условиях улицы.

Крупнейшим производителем солнечных батарей является ОАО «НПП «Квант», который выпускает солнечные модули и для космических кораблей. В рамках реализации проекта группы «Роснано», планируется строительство крупного завода в городе Новочебоксарске, на базе предприятия ОАО «Химпром» с мощностью 1 миллион солнечных панелей в год.

Примерный расчет окупаемости по сравнению с обычными вариантами освещения

Рассмотрим один из самых применяемых уличных светильников на основе ртутной газоразрядной лампы ДРЛ мощностью 250 Вт.

  • Стоимость светильника под такую лампу в среднем составляет 1500 рублей, лампы ДРЛ – 200 рублей.
  • Срок службы ламп 10000 часов, что при ежедневном включении на 10 часов составит примерно 2,5 года.

Расходы на светильник и лампу составят 1500+200=1700 рублей.

Расходы на электроэнергию за 2,5 года при стоимости киловатт-часа 4 рубля: 365*2,5*10=9125 часов работы. Умножаем на мощность лампы 9125*0,25=2281 кВт*час. 2281*4=9125 рублей.

Рассмотрим светодиодный уличный светильник, создающий такой же световой поток на примере модели LED2008C.

  • Потребляемая мощность такого светильника 120 Вт.
  • Срок службы, заявленный производителем – 25 лет (100000 часов).

Расходы на светильник составляют 17500 рублей.

За 2,5 года расходы на электроэнергию составят 9125*0,12*4=4380 рублей. Экономия за срок службы лампы ДРЛ по расходу электроэнергии составила 9125-4380=4745 рублей. График окупаемости светодиодного светильника по сравнению с газорозрядной лампой представлени ниже:

Строк окупаемости всетодиодных ламп по сравнению с газоразрядными

Из приведенных простых расчетов, очевидно, что максимум через 10 лет светодиодный светильник полностью окупится, не прослужив и половины своего срока. При этом в классическом уличном светильнике будет заменено 4 лампы ДРЛ. Учитывая тенденцию к удорожанию электроэнергии и снижения цены на светодиодные светильники, сроки окупаемости будут уменьшаться.

Отличной альтернативой является замена лампы ДРЛ с цоколем E40 на светодиодную лампу, стоящиев два раза дешевле, чем вышеупомянутый светодиодный светильник. Соответственно и сроки окупаемости сократятся и составят не боле 3—5 лет.

Заключение

Высокая световая отдача, низкое энергопотребление, наличие светильников разной цветовой температуры и CRI позволяет использовать светодиодные источники света в уличном освещении.

Для освещения автомагистралей, дорог и больших площадей, где не критично значение коэффициента цветопередачи, пальму первенства пока удерживают натриевые лампы. Со снижением цены на светодиодные светильники возможно постепенное внедрение светодиодных источников света.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что замена ламп накаливания, а также ртутных газоразрядных ламп ДРЛ на светодиодные уже сейчас оправдана экономически.

Оставить ответ