Введение
Когда речь заходит об экономии энергии в освещении, часто сосредотачиваются исключительно на световом показателе. Но в реальном мире проектирование освещения — это гораздо больше, чем просто достижение определенного уровня яркости; в основе этого лежит обеспечение безопасной и эффективной работы в городской среде. Различные сценарии применения регулируются устоявшимися международными стандартами. Для дорожного освещения основным эталоном является EN 13201, устанавливающий требования к яркости или освещенности дорожного покрытия, равномерности и ограничению ослепления. Для рабочих мест используется стандарт EN 12464, для спортивных сооружений — EN 12193 или RP-8-21, а для тоннелей действуют собственные рекомендации в соответствии со стандартом CIE 88. Вместе эти документы определяют минимально допустимые характеристики осветительных установок.
С момента выхода на этот рынок в 2005 году компания ZGSM наблюдает непрерывные технологические изменения и меняющиеся ожидания клиентов. В частности, значительно продвинулось развитие дорожного освещения. Действительно эффективное решение для дорожного освещения должно не только соответствовать основным критериям безопасности — то есть стандарту EN 13201, — но и обеспечивать повышенный визуальный комфорт, снижение энергопотребления и поддержку интеллектуального управления. Идеальная установка минимизирует энергопотребление, строго соблюдая все стандарты безопасности, обеспечивая комфортное движение как для пешеходов, так и для водителей, и включает в себя интеллектуальные системы управления. Давайте рассмотрим эти вопросы подробнее ниже.
Почему уличное освещение часто оказывается недостаточно эффективным
Некачественные компоненты и преждевременные отказы
Технологии освещения значительно продвинулись вперед: от газовых ламп и ламп накаливания до натриевых ламп высокого давления и, наконец, до широко распространенных светодиодных уличных фонарей. Однако большое количество светильников на рынке по-прежнему значительно отстают от современных стандартов эффективности. Обычно это происходит из-за того, что производители экономят, используя низкокачественные светодиодные чипы или неэффективные драйверы для снижения первоначальных затрат. Результатом является не только низкая начальная эффективность, но и значительное снижение светового потока, что означает, что светильник может перестать соответствовать требованиям дорожного освещения вскоре после установки. Кроме того, плохо спроектированные корпуса с недостаточным теплоотводом в сочетании с некачественными драйверами значительно увеличивают вероятность преждевременного выхода из строя. Пользователи в этом случае вынуждены часто проводить техническое обслуживание и непредвиденные расходы. Решение проблем низкой эффективности и низкой надежности стало наиболее актуальной задачей для применения в дорожном строительстве.
Неправильная настройка оптики и нежелательное рассеивание света.
Световой коэффициент показывает, насколько хорошо светильник преобразует электрическую энергию в видимый свет. Однако не весь излучаемый свет попадает на поверхность, нуждающуюся в освещении. Например, традиционные натриевые лампы высокого давления рассеивают значительную часть своего излучения в нецелевые зоны вдоль дороги. Доля света, точно достигающего нужной поверхности, в значительной степени зависит от оптической конструкции. Светодиодные светильники могут использовать вторичные линзы для точного формирования светового луча в соответствии с требованиями применения: для дорог типичны лучи в форме «крыла летучей мыши», для спортивных площадок — узкие или асимметричные лучи, а для складских стеллажей — прямоугольные. На практике проблемы возникают, когда выбрана неправильная кривая распределения света, светильники установлены неправильно или углы наклона чрезмерны. Эти ошибки приводят к рассеиванию света в нежелательные зоны, вызывая световое загрязнение, засветку неба и блики. Научно разработанная оптическая система в сочетании с тщательно продуманной схемой освещения может значительно улучшить яркость и равномерность дорожного покрытия, одновременно контролируя блики — это ключевой элемент энергоэффективного освещения. Тот же принцип применим и к стадионам, и к помещениям: освещайте только то, что необходимо, не нарушая окружающую обстановку.
Отсутствие адаптивного управления
В эпоху, когда особое внимание уделяется низкоуглеродной эксплуатации и усовершенствованному управлению, системы уличного освещения без интеллектуального управления представляют собой значительную скрытую потерю ресурсов. Традиционные уличные фонари обычно используют простые таймеры или фотоэлементы, обеспечивая лишь примитивный режим работы: «включается в сумерках, горит всю ночь, выключается на рассвете». Это не позволяет адаптироваться к реальным ночным условиям, таким как низкий уровень трафика после полуночи, что приводит к ненужному потреблению энергии и предотвратимому воздействию на окружающую среду.
Помимо потерь энергии, неинтеллектуальные уличные фонари не могут заблаговременно сообщать о неисправностях. Бригадам технического обслуживания приходится полагаться на плановые проверки или жалобы граждан, что увеличивает затраты на рабочую силу и повышает риск длительных отключений. Современные интеллектуальные системы управления изменили эту ситуацию. Среди вариантов — регулировка яркости по таймеру, обнаружение движения и беспроводное сетевое управление, каждый из которых предлагает свои возможности и преимущества, которые будут рассмотрены позже.
Нагрузки на техническое обслуживание
Стоимость обслуживания уличного освещения всегда беспокоила муниципальные власти. Это одна из причин, почему светодиодные уличные фонари стали популярны в последние годы — не только из-за их высокой эффективности, но и из-за более длительного срока службы. В реальных условиях затраты и сложность ремонта неисправных светильников или частой замены ламп зачастую превышают первоначальную стоимость покупки. Традиционные установки с натриевыми лампами высокого давления требуют периодической замены как ламп, так и балластов. Возможно, вы замечали темные уличные фонари в старых районах; это видимый признак выхода из строя обычных ламп. Ремонт обычно проводится только после того, как жители сообщают о проблеме, что приводит к высоким затратам и медленному реагированию. В таких местах, как эстакады, автомагистрали или высотные установки, ремонтные бригады должны выполнять работы на опасной высоте, что увеличивает как риски для безопасности, так и сложности в эксплуатации. Современное светодиодное уличное освещение движется в сторону необслуживаемых или простых в обслуживании конструкций, как будет подробно описано в следующих разделах.
Затухание света без компенсации
Снижение светоотдачи — неизбежная физическая характеристика всех осветительных приборов. Проще говоря, это постепенное уменьшение способности источника света преобразовывать электричество в свет в течение срока его службы. Лампы накаливания, натриевые лампы высокого давления и светодиоды — все они демонстрируют это явление. При моделировании освещения разработчики учитывают это с помощью «коэффициента обслуживания». Этот коэффициент прогнозирует будущее снижение светоотдачи, часто рассчитываемое на основе данных LM80 и TM21. Он гарантирует, что целевая область будет получать достаточное освещение в конце срока службы светильника, даже если это означает несколько более высокую начальную мощность, чем строго необходимо. Чем больше ожидаемое снижение светоотдачи, тем выше должна быть начальная мощность. Поэтому выбор светодиодов с меньшим снижением светоотдачи напрямую способствует повышению энергоэффективности освещения. В то же время регулярная очистка светильников — особенно светоизлучающей поверхности — помогает уменьшить дополнительное снижение светоотдачи, вызванное накоплением пыли и грязи, обеспечивая стабильное, соответствующее стандартам освещение при более низких общих затратах энергии.
Стратегии энергосберегающего уличного освещения
Выбор высокоэффективных светодиодов и драйверов
Основой для решения проблем неэффективности и надежности является создание строгого замкнутого процесса, охватывающего выбор компонентов, проектирование, проверку и техническое обслуживание. Во-первых, необходим строгий контроль на этапе производства. Для квалифицированных светодиодных чипов и драйверов должны быть указаны четкие показатели производительности, включая марку, эффективность, характеристики затухания света, КПД драйвера и ожидаемый срок службы. Это предотвращает использование некачественных материалов с самого начала.
Во-вторых, конструкция изделия должна тщательно соответствовать электрическим параметрам и обеспечивать надежную систему теплоотвода. Надлежащее рассеивание тепла позволяет светодиодам сохранять заявленную эффективность и снижает долгосрочное влияние высоких температур на общий срок службы светильника. На этапе проверки конструкции тестирование в темной комнате или с использованием интегрирующей сферы подтверждает соответствие фактической эффективности техническим характеристикам. Измерение температуры Ts светильника позволяет оценить эффективность рассеивания тепла. По возможности следует проводить испытания на снижение светового потока в соответствии со стандартами IEC 62717, IEC 62722 или ENEC+ для оценки долговременного поведения. Хотя светодиоды и драйверы премиум-класса требуют более высоких первоначальных инвестиций, они значительно снижают частоту и стоимость последующего технического обслуживания. Поэтому решения о покупке должны основываться на общей стоимости владения и энергоэффективности, а не просто на самой низкой цене.
Усовершенствование оптики и компоновки на основе моделирования.
Для преодоления световых потерь, светового загрязнения и низкого качества освещения, вызванных неправильным управлением световым лучом, необходим систематический подход, сочетающий оптимизированную оптику со стандартизированной установкой. Светильники ZGSM предлагают широкий спектр диаграмм распределения света. Например, в уличных фонарях обычно используются диаграммы распределения типа IIM или типа IIIM. Для освещения парковок доступны диаграммы распределения типа IV, а асимметричные диаграммы — как боковые, так и вертикальные — подходят для пешеходных дорожек. Правильная кривая распределения во многом зависит от области применения: узкие лучи или асимметричные диаграммы хорошо подходят для спортивных площадок, а прямоугольные диаграммы распределения — для складских стеллажей. Если вас интересуют эти конкретные сценарии, пожалуйста, свяжитесь с нами или обратитесь к нашему блогу о распределении света в светодиодных светильниках.
Выбор правильного распределения света также требует опытного дизайнера освещения, который сможет быстро подобрать подходящую оптическую схему для конкретного сценария и проверить проект в программном обеспечении для моделирования освещения. Оптимизируя расположение, дизайнер может точно разместить каждый светильник, указать углы установки или точки наведения и руководить монтажом на месте. Оптимизированный дизайн освещения обеспечивает исключительную равномерность освещения, контроль бликов и экономию энергии — именно то, что подразумевается под энергоэффективным освещением.
Интеграция интеллектуального диммирования и беспроводного управления.
Существует несколько способов реализации интеллектуального управления светодиодными уличными фонарями. Наиболее распространенные методы включают диммирование по таймеру, микроволновое зондирование и беспроводное интеллектуальное управление освещением.
Функция таймерного диммирования позволяет системе автоматически снижать мощность до заданного уровня — например, до 50% — в определенные периоды, такие как с полуночи до 5 утра, что обеспечивает немедленную экономию энергии. Доказанным примером является наш недавний проект по установке светодиодных уличных фонарей в коммерческих зонах Малайзии, где интеллектуальные профили диммирования успешно снизили энергопотребление на улицах с магазинами без ущерба для безопасности. Важно отметить, что эта функция часто уже встроена в драйвер светодиодов, но многие пользователи не знают о ней и не используют её преимущества.
Функции микроволнового и интеллектуального управления требуют дополнительных инвестиций, но они расширяют возможности и упрощают внедрение энергоэффективного освещения. Светодиодные уличные фонари, оснащенные микроволновыми или инфракрасными датчиками движения, могут обнаруживать приближающихся пешеходов или транспортные средства. При обнаружении движения свет переключается из режима ожидания с низким энергопотреблением на полную яркость, а затем автоматически возвращается в спящий режим после проезда транспортного средства, что значительно снижает энергопотребление.
Для интеллектуального управления уличным освещением каждый светильник должен быть оснащен контроллером, обычно устанавливаемым сверху светильника через разъем Zhaga или NEMA. Через централизованный шлюз операторы могут удаленно включать и выключать свет, регулировать уровень яркости и считывать рабочие данные, что обеспечивает эффективное управление и быстрое реагирование на неисправности.
Внедрение безинструментальных и модульных конструкций.
Простота обслуживания и отсутствие необходимости в техническом обслуживании — два основных преимущества светодиодных уличных фонарей. Во-первых, высококачественные светодиодные светильники демонстрируют гораздо более медленное снижение светового потока, чем традиционные источники света, и имеют срок службы, как правило, от 50 000 до 100 000 часов, что значительно увеличивает интервалы замены. Во-вторых, высококачественные драйверы светодиодов обеспечивают превосходную надежность — более высокое среднее время безотказной работы и более длительный срок службы — с более низким уровнем отказов, поэтому ремонт или замена происходят редко. Исходя из этих двух факторов, многие производители сейчас позиционируют светодиодные светильники как не требующие технического обслуживания изделия.
Кроме того, модульная конструкция и возможность вскрытия без использования инструментов стали распространенными решениями. В случае выхода светильника из строя, обслуживающий персонал может открыть корпус без каких-либо инструментов и напрямую заменить неисправный модуль, что значительно сокращает время работы на объекте. Модульная конструкция также упрощает управление запасными частями: необходимо хранить только комплектные модули, что исключает необходимость в детальных знаниях в области электротехники и обеспечивает эффективное обслуживание на местах. В сочетании с интеллектуальными системами управления, муниципальные службы могут оперативно выявлять неисправности и начинать ремонт до того, как возникнут жалобы. По сравнению с традиционными светильниками, светодиодные уличные фонари значительно сокращают затраты и время на техническое обслуживание на протяжении всего жизненного цикла, обеспечивая гораздо более быстрое реагирование на неисправности.
Минимизация затухания светового потока и использование постоянного светового потока.
Снижение светового потока является проблемой как для покупателей, так и для продавцов в светодиодной индустрии. Простой способ избежать дополнительного энергопотребления, вызванного снижением светового потока, — это выбор продукции с изначально более низкими темпами износа. Мы рекомендуем клиентам внимательно изучать протоколы испытаний производителей, при этом отчет TM21 является наиболее важным. Также следует учитывать отчеты LM80 и ISTMT, и все отчеты должны быть получены от независимой лаборатории, аккредитованной по стандарту ISO17025. Показатель L70 более 100 000 часов является распространенным критерием выбора, в то время как L80 или даже L90 при 100 000 часах указывает на превосходные характеристики и предъявляет более высокие требования к светильнику.
Как уже упоминалось, концепция коэффициента поддержания светового потока подразумевает выбор более мощных светодиодных уличных фонарей на начальном этапе проектирования для обеспечения достаточного освещения в дальнейшем. Чем медленнее затухание светового потока, тем выше коэффициент поддержания светового потока лампы, что позволяет соответственно снизить начальную мощность светильника. Однако такой подход все еще приводит к некоторым потерям энергии на начальном этапе. Именно здесь на помощь приходит технология постоянного светового потока (CLO). Многие драйверы светодиодов теперь включают эту функцию, например, серия EUM от Inventronics, серия FP от Philips и продукция Tridonic. Благодаря CLO мощность светильника постепенно увеличивается со временем, компенсируя естественное снижение светового потока, поддерживая постоянное освещение и избегая чрезмерной начальной мощности. Это обеспечивает высокую энергоэффективность освещения на протяжении всего срока службы. Одновременно с этим необходимо регулярное техническое обслуживание и очистка светильников, особенно светоизлучающей поверхности, чтобы уменьшить дополнительное снижение светового потока, вызванное засорением пылью и грязью. Для получения более подробной информации, пожалуйста, ознакомьтесь с нашим блогом о коэффициентах поддержания светового потока в освещении.
Заключение
Существует пять основных причин, по которым уличное освещение часто не обеспечивает истинной энергоэффективности. Во-первых, во многих уличных фонарях используются некачественные светодиодные чипы и драйверы, что приводит к низкой общей эффективности и частым сбоям. Во-вторых, неправильное распределение света приводит к неэффективному освещению целевых зон, а также вызывает световое загрязнение и ослепление. В-третьих, отсутствует интеллектуальное управление, например, таймерное затемнение, для экономии энергии в периоды низкой интенсивности движения в ночное время. В-четвертых, уличные фонари сложны в обслуживании, что увеличивает долгосрочные затраты. В-пятых, значительное снижение светового потока и отсутствие технологии CLO приводят к постоянным потерям энергии на протяжении всего срока службы светильника.
К счастью, всех этих проблем можно избежать. Компания ZGSM решает каждую из них с помощью целенаправленных решений. Строго контролируя качество светодиодных чипов и драйверов, мы повышаем надежность и эффективность с самого начала. Мы выбираем подходящие кривые распределения света для каждого сценария и проверяем конструкции с помощью моделирования освещения, дополненного четкими инструкциями по установке. Мы используем таймерное диммирование, микроволновое зондирование и беспроводное интеллектуальное управление для подачи света только тогда и там, где это необходимо, с проактивным сообщением о неисправностях. Мы применяем модульные конструкции, не требующие инструментов, чтобы снизить сложность обслуживания и общие затраты на протяжении всего жизненного цикла. И мы используем оптимизированное управление тепловым режимом и высококачественные светодиоды для минимизации снижения светового потока, одновременно внедряя технологию постоянного светового потока для динамической компенсации снижения светового потока — избегая чрезмерного энергопотребления на ранних и средних этапах работы.
Благодаря этим комплексным мерам можно добиться действительно энергоэффективного освещения дорог. Если вас заинтересовал какой-либо из описанных здесь методов, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
Сопутствующие товары
Часто задаваемые вопросы
В1. Каковы основные причины того, почему уличное освещение часто не достигает истинной энергоэффективности?
Существует пять основных причин. Во-первых, во многих уличных фонарях используются низкокачественные светодиодные чипы или неэффективные драйверы, что приводит к низкой начальной эффективности и преждевременным выходам из строя. Во-вторых, неправильная оптическая конструкция приводит к рассеиванию света за пределы целевой зоны, что влечет за собой потери энергии и световое загрязнение. В-третьих, во многих установках отсутствует интеллектуальное управление, поэтому они остаются на полной яркости даже в часы с низким трафиком. В-четвертых, сложное техническое обслуживание — особенно на высоте или на автомагистралях — увеличивает долгосрочные затраты и задерживает ремонт. В-пятых, значительное снижение яркости без компенсации означает, что светильники либо потребляют дополнительную энергию на начальном этапе, либо не могут поддерживать достаточную освещенность в течение длительного времени.
Вопрос 2. Каким образом технология постоянного светового потока (CLO) способствует экономии энергии?
Функция CLO (Collection-Load) — это функция драйвера, которая постепенно увеличивает мощность светильника с течением времени, компенсируя естественное снижение светового потока светодиодов. Вместо установки светильника большей мощности с самого начала для компенсации будущего снижения освещенности, функция CLO позволяет системе начинать работу с более низкого уровня мощности и добавлять энергию только по мере необходимости. Это обеспечивает стабильное освещение на протяжении всего срока службы светильника, избегая при этом излишнего потребления энергии на ранних и средних этапах эксплуатации.
Вопрос 3. Какие варианты интеллектуального управления доступны для светодиодных уличных фонарей, и какой из них наиболее экономически выгоден?
Существует три распространенных метода: диммирование по таймеру, датчики движения (микроволновые или инфракрасные) и беспроводное интеллектуальное управление освещением. Диммирование по таймеру — самый простой и экономичный вариант: драйвер автоматически снижает мощность до заданного уровня, например, 50%, в определенные периоды, например, с полуночи до 5 утра. Датчики движения обеспечивают большую экономию, повышая яркость только при приближении пешеходов или транспортных средств, а затем возвращаясь в режим ожидания. Беспроводные системы управления обеспечивают наибольшую гибкость — дистанционное переключение, диммирование и оповещение о неисправностях — но требуют дополнительного оборудования, такого как контроллеры розеток Zhaga или NEMA и центральный шлюз.
Вопрос 4. Каким образом светодиодные уличные фонари позволяют снизить затраты на техническое обслуживание по сравнению с традиционным освещением?
Высококачественные светодиодные светильники имеют срок службы от 50 000 до 100 000 часов и гораздо более медленное снижение яркости, чем традиционные источники света, что значительно увеличивает интервалы замены. Надежные драйверы светодиодов также имеют более высокое среднее время безотказной работы (MTBF) и более низкий уровень отказов. Кроме того, модульная конструкция, не требующая инструментов, позволяет обслуживающему персоналу быстро открыть корпус и заменить неисправный модуль без специальных инструментов и глубоких знаний в области электротехники. В сочетании с интеллектуальными системами управления, которые заблаговременно сообщают о неисправностях, муниципалитеты могут быстрее реагировать и избегать высоких затрат и рисков для безопасности, связанных с плановыми проверками или жалобами граждан.
Ваш надежный партнер в области наружного освещения
HRLUXSOLAR фокусируется на уличное освещение среднего и высокого класса Благодаря строгим стандартам качества и ответственной команде, мы ставим качество во главу угла, а профессионализм — в основу, чтобы предоставлять надежные и долговечные осветительные приборы для наружного освещения. Мы специализируемся на профессиональных услугах для муниципальных и коммерческих инженерных проектов, предоставляя индивидуальные решения по освещению для бесперебойной реализации проектов. Мы поддерживаем гибкую индивидуализацию, эффективную доставку и полную техническую поддержку для удовлетворения разнообразных проектных требований. Стремясь стать вашим надежным партнером в области наружного освещения, HRLUXSOLAR постоянно совершенствуется, чтобы создавать лучшие условия освещения для ваших проектов.
Для вашего проекта требуется симуляция с помощью Dialux? кликните сюда Для получения бесплатного плана освещения.
