VarDI.pro - светодиодные светильники, вторые после Солнца.

 


Обзор учебного пособия «Расчеты светодиодных устройств»

автор – к.т.н. Э.М.Гутцайт,
МЭИ, кафедра светотехники,
2013.

В учебном пособии рассмотрены примеры расчетов источников света, использующих светодиоды, в частности светодиодных модулей. Изложены результаты расчетов кривых сил света и изокандел в системе TransPro, а также распределений освещенности от светодиодных модулей при использовании программ в Mathcad, Matlab и DIALus. 

В учебном пособии рекомендации по применению светодиодов в светодиодных модулях для местного, общего и дорожного освещения.

В учебном пособии «Расчеты светодиодных устройств», автор учитывает различные идеи и соображения относительно создания светодиодных модулей, содержащих большое количество светодиодов, расположенных на определенных расстояниях, один от другого. Особое внимание уделяется возможностям поворотов светодиодов в светодиодных модулях и программированным изменениям из светового потока для обеспечения равномерного освещения.

Немаловажное значение для применения светодиодных модулей является определение ближней зоны, где не выполняется закон обратного квадрата расстояния, вследствие чего светодиодные модули могут быть использованы для освещения больших помещений.

Светодиодам, как и любым источникам света, присущи достоинства и недостатки. Поскольку о достоинствах написано достаточно много, в данном пособии акцентировано внимание на следующие недостатки светодиодов.

Отмечено, что основными недостатками светодиодов для их применения во внутреннем и наружном освещении можно считать их пока еще сравнительно высокую стоимость и относительно малый световой поток от одного светодиода.

К неосновным недостаткам современного светодиодного освещения следует отнести:

- необходимость теплоотвода от относительно мощных светодиодов;

- применение, в некоторых случаях, вторичной оптики;

- во многих случаях, непривычное для человеческого глаза освещение;

- ослепляющее действие.

Высокая стоимость светодиодов определяется не материалоемкостью и трудоемкостью при производстве, а тем, что установки для эпитаксиального наращивания, являются достаточно дорогостоящими, и поэтому, в чипы закладывается значительная доля их стоимости для скорейшей окупаемости технологического оборудования.

Малый световой поток является особенностью светодиодов, которые в принципе являются маломощными и холодными источниками света. И их не следует делать теплыми или горячими, пропуская через них большие токи. Светодиоды в таком случае становятся неэффективными, требуют отвода тепла посредством радиаторов, а в некоторых случаях применять углеродные трубки. При небольших значениях токов имеет место максимальная световая отдача, отпадает необходимость применения теплоотвода и отсутствует ослепление, когда светодиоды расположены на достаточных расстояниях один от другого.

Вышесказанное означает, что, при использовании светодиодов, необходимо применять их в большом количестве, но не размещать их кучно, как в лампах прямой замены. Лампы прямой замены – это консервативное и неграмотное решение. Эдисон не предложил бы винтовой цоколь для светодиодов. Если лампа прямой замены много лет, ее не вывернешь, и придется откусывать ее с патроном. Конечно, в Георгиевском и Колонном залах желательно сохранить старинные люстры. При этом нужно сохранять и старые источники света или придумать расположение светодиодов (светодиодных лент) в люстрах.

Можно обойтись и без вторичной оптики в виде дополнительных линз, надеваемый на каждый светодиод. Для этого нужно применять светодиоды с первичными сферическими куполами, обеспечивающими углы излучения 15-30 град., равномерно располагать (разворачивать) светодиоды, изменять в них токи, добиваясь тем самым получения необходимого распределения освещенности без вторичной оптики.

Итак, нужна особая светодиодная промышленность, а производители светодиодов должны внедряться в строительные и транспортные компании, проектировать крупные объекты с учетом применения светодиодных осветительных приборов, которые проживут столько времени, сколько самолеты, автобусы и вагоны, а также здания от одного капительного ремонта до другого. Светодиодные осветительные приборы нужно размещать на больших площадях в виде звездного неба и на участках стен, где не будет мебели. При этом будет обеспечено равномерное освещение без ослепления. Так нужно проектировать и создавать новые объекты, а в старых – использовать светодиодные осветительные приборы разумно, например, в офисных светильниках типа АМСТРОНГ со светодиодными линейками, содержащими сверхминиатюрные светодиоды вместо люминесцентых ламп. При этом желательно использовать всю площадь потолка, рассчитанного на эти светильники.

В новых объектах строительства стоимость светодиодного освещения составит мизерную долю общестроительных затрат.

Однако светодиоды не могут полностью заменить все другие искусственные источники света, например, там, где мощные источники света должны быть сосредоточены в малых объемах.

В учебном пособии «Расчеты светодиодных устройств», делается вывод, что светодиоды необходимо использовать в большом количестве для обеспечения комфортного освещения, включая не только достаточную освещенность и равномерное ее распределение, но и для получения индекса цветопередачи путем добавления, например, путем добавления цветных светодиодов к белым.

Автор делает предположение, что, очевидно, со временем, наше зрение привыкнет к светодиодному освещению, как после свечки люди быстро привыкли к «лампочке Ильича».

В учебном пособии приведены примеры расчетов различных светодиодных модулей и выработаны решения, помогающие определить, какие светодиоды (при каких световых потоках и кривых сил света) являются оптимальными для местного, общего и дорожного освещения.