15 лет назад светодиоды работали индикаторами работы приборов, в фонариках, гирляндах и других устройствах с низким энергопотреблением и требованиями к качеству света. Сегодня они почти во всех сферах освещения вытеснили классические источники. Причиной успеха стал ряд преимуществ светодиодов: низкое энергопотребление дало малый нагрев, а компактность чипов и гибкость компоновки светодиодных модулей позволили реализовывать светильники с новыми формами.
Но кроме преимуществ есть у светодиодов и недостатки — со временем их параметры изменяются в худшую сторону, особенно заметно это для приборов, работающих в условиях повышенной температуры и влажности, а также с нестабильным электропитанием.
Основные проблемы светодиодного освещения
В характеристиках светодиодных приборов производители заявляют десятки тысяч часов работы, но на практике это оказывается не всегда так. Уменьшается количество света, повышается нагрев или светильники и вовсе внезапно выходят из строя, не отслужив и трети от заявленного срока.
Вот что влияет на срок службы LED-освещения: некачественные чипы и материалы, тепловые нагрузки и неправильное питание. Давайте разберем каждый аспект детально.
Компоненты светильников
Рынок светодиодных чипов достаточно широк, и как и в других сферах, этот рынок поделен на ценовые сегменты, в которых существенно отличается качество компонентов - срок, индекс цветопередачи, световая отдача.
Светоотдача источника освещения определяется излучаемым количеством света (люмены) на 1 ватт потребляемой мощности, и измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). На момент написания статьи нормальной светоотдачей считается значение в диапазоне 90–120 лм/Вт. В низшем сегменте светодиоды часто не выдают и 80 лм/Вт, а если и выдают, то из-за низкого качества чипов и технологического процесса их упаковки в корпус греются слишком сильно и имеют низкий срок службы.
Но в светильнике ценность имеют не только светодиоды, но и источник питания, корпус и даже рассеиватель.
Источник питания влияет на коэффициент пульсаций, стабильность и надежность работы при перепадах напряжения в питающей сети, а также при импульсных перенапряжениях — кратковременных высоковольтных всплесках напряжения в электросети.
Чем дорогие источники питания отличаются от дешевых? Есть 3 критерия:
1. Нагрев. Чем сложнее топология источника питания, тем он эффективнее. Силовые элементы также подбираются с некоторым запасом, а их охлаждение обеспечивает стабильный режим работы в широком диапазоне температуры окружающей среды.
2. Стабильная работа при нестабильном питании. При просадках и скачках входного напряжения не должны изменяться выходной ток или параметры источника питания. Другими словами, при падениях уровня в сети не должна изменяться яркость светодиодов. Кроме перепадов потенциала, в электросетях происходят и импульсные перенапряжения - это кратковременные высоковольтные всплески, способные повредить электронику. Для защиты от них также используются специальные компоненты - варисторы
3. Электромагнитная совместимость. Качественные приборы оснащены входными фильтрами электромагнитных помех. Эти фильтры работают в обе стороны, не пропускают помехи из электросети и не дают источнику питания «загрязнять» электросеть своими помехами. Плохие источники питания светодиодов могут стать причиной фона аудиоаппаратуры и нестабильной работы другого мультимедиа оборудования.
Корпус обычно выступает в роли радиатора, иногда радиатор выполняется в виде отдельного элемента. Радиатор нужен для охлаждения светодиодов, обычно изготавливается из алюминия, реже используются другие материалы, например медь или сталь. При малой площади поверхности радиатора или низкой теплопроводности материала светодиоды будут перегреваться. Это приводит к ускоренному снижению срока службы, в некоторых случаях световой поток снижается на 30% уже через 10 тысяч часов работы.
Рассеиватель должен длительно сохранять свою светопроницаемость из-за воздействий окружающей среды в процессе эксплуатации. Рассеиватели из некачественных материалов темнеют и желтеют, что влияет как на световой поток светильника, так и на его цветовую температуру. Изменения цветовой температуры искажают восприятие цветов и сводят на нет задумки дизайнеров.
А вот практический пример: однажды поступили на обзор несколько светодиодных прожекторов высокой мощности (один на 150 ватт и два по 200 ватт). Один из 200-ваттных прожекторов весил около 1.5 кг, а второй больше 7 кг. В чём разница? В размере и габаритах радиатора. Лёгкий и тяжёлый прожектор отличались по толщине примерно в 3 раза, а площадь оребрения у последнего была кратно больше. Светоотдача у тяжелого прожектора была выше, а коэффициент пульсаций стремился к 0. Однако и разница в стоимости была также примерно в 3 раза.
Тепловой режим
У любого прибора есть допустимый диапазон рабочих температур. Каким бы большим ни был радиатор у светильника, он не справится со своей задачей при работе в неподходящих условиях. Высокая температура одинаково вредит всем компонентам светильника, поэтому важно учитывать это при проектировании.
Перегрев приводит к ускоренной деградации светодиодов и ухудшению их параметров: снижению светоотдачи, изменению цветовой температуры и уменьшению индекса цветопередачи.
Нельзя использовать «обычные» светильники в бане, на кухне и других помещениях, где возможно длительное воздействие высоких температур.
Опасности для гостиничного бизнеса
Ухудшение качества освещения вредит бизнесу и повышает его расходы. Среди распространенных проблем:
Снижение яркости определяется таким параметром, как L70 или L50 — это способ измерения срока службы источника света. Величина L70 — это количество часов наработки светильника до потери 30% от изначального светового потока.
То есть L70 в 50 тысяч часов, говорит о том, что через 50 тысяч часов светильник будет выдавать 70% от изначального светового потока. Такие испытания проводятся при температуре светодиодов в 55 и 85 °C. При работе в тяжелых условиях температура светодиода может значительно увеличиваться, а этот период сократиться в несколько раз.
При снижении яркости светодиодов не уменьшается потребление электроэнергии, то есть снижается светоотдача светильника. Наверное, каждому электрику хотя бы раз в жизни поступал заказ «добавить пару светильников», при этом такие заказы чаще приходят из бизнеса, чем из жилого сектора. А это значит, что повышаются общие затраты на электроэнергию.
Плохое освещение номеров и общих пространств вызывает дискомфорт у посетителей, из-за чего могут появиться негативные отзывы о вашем бизнесе. При чрезвычайных ситуациях плохое освещение повышает опасность при движении людей, а преждевременный выход из строя аварийного освещения приведет к трагедии.
Так как деградация светодиодов сопровождается изменением свойств люминофора, изменяются и его спектральные характеристики, простыми словами ухудшается цветопередача и цветовая температура. Цвета интерьера, освещенного таким цветом, искажаются, а цвет кожи людей кажется болезненным. Это вредит эстетике и грозит потерей фирменного стиля заведения.
Выводы
В освещении важен не только проект и точные расчеты, но и прогнозирование на дистанции. Важно учитывать изменения параметров светильников со временем и либо подбирать соответствующее режиму работы оборудование, либо закладывать запас с учетом возможной деградации. Также нужно следить за состоянием светильников, вовремя очищать рассеиватели от загрязнений, а корпуса от пыли, чтобы обеспечивать стабильное охлаждение и неизменность характеристик оборудования.
Обращайте внимание и на качество электроснабжения, при постоянных перебоях электроэнергии стоит обратиться в электроснабжающую организацию, возможно есть проблемы с линией электропередач или мощности питающих трансформаторов перестало хватать. Плохое электропитание влияет не только на работу освещения, но и всей электроустановки.
Не забывайте подписываться на наши группы и каналы в социальных сетях: Яндекс Дзен, ВКонтакте, Телеграм, Одноклассники, Youtube.