Чи варто застосовувати светодіоное освітлення для вулиць? Розглядаємо переваги і розраховуємо окупність

Неможливо собі уявити сучасне місто, та й будь-який населений пункт, без вуличного освітлення, яке в темний час доби за допомогою штучних джерел світла збільшує видимість. Це робиться, перш за все, для безпеки руху транспорту і людей.

Невблаганна статистика свідчить, що в грамотно освітлених населених пунктах знижується кількість ДТП в нічний час, а також надзвичайно низька вулична злочинність. За освітленому місту легко проїхати, знайти потрібну вулицю і будинок, безпечно підійти до освітленого входу в під’їзд. За допомогою вуличного освітлення, архітектурного та ландшафтного підсвічування місту надається гарний і неповторний вигляд.

Світлодіодний світильник для вуличного освітлення

Основні вимоги до світильників вуличного освітлення

Для освітлення автодоріг, магістралей, площ, транспортних розв’язок застосовують світильники з рефлектором, що встановлюються на значній висоті, що дозволяє розташовувати їх на більшій дистанції один від одного, а також уникати засліплення від прямого впливу потужного джерела світла.

  1. За способом кріплення такі світильники можуть бути консольні – встановлюються на стовпах і підвісні – наявні на натягнутих тросах.
  2. Другорядні дороги можуть висвітлюватися рефлекторними світильниками, на частіше використовують світильники з розсіювачами, що встановлюються на стовпах меншої висоти.
  3. Тротуари, велосипедні та паркові доріжки, зупинки транспорту та інші місця знаходження людей висвітлюються суто розсіяним світлом. При цьому вуличні ліхтарі найчастіше мають торшерні конструкцію з розсіювачем кулястої або циліндричної форми, який знаходиться нагорі стійки ліхтаря.
  4. Для підсвічування табличок з назвами вулиць, номерів будинків, дорожніх знаків, рекламних щитів, інформаційних табло використовують вбудовані джерела світла, спеціальні лампи або прожектори.
  5. Архітектурне освітлення служить для декоративного підсвічування будівель різними джерелами світла як спрямованого, так і розсіяного світла.

Для виконання своїх функцій, а також з огляду на умови роботи на вулиці, до світильників пред’являється певний набір вимог, які регламентується Будівельними нормами і правилами СНиП 23-05-95. Примітний той факт, що в 2011 році цей документ був змінений саме з метою впровадження світлодіодних світильників.

Що потрібно знати при виборі світильника для учічного освітлення:

  • По-перше, світильник повинен забезпечувати потрібний в конкретних умовах світловий потік, заданої колірної температури і параметрами передачі кольору.
  • По-друге, вуличні світильники повинні мати максимальну світлову віддачу
  • По-третє, вуличні світильники експлуатуються в складних умовах, тому у них повинна бути висока механічна міцність, а також для світильників, встановлюваних в доступних місцях бажана хороша антивандальний захист.
  • По-четверте, світильники піддаються посиленому впливу вологи і різних хімічних сполук, що містяться у воді і повітрі.
  • Саме тому вуличні світильники повинні мати високу корозійну стійкість.
  • По-п’яте, вуличні світильники, як електрообладнання, повинні мати високий клас захисту оболонки від проникнення твердих предметів і води – не менше IP55.
  • По-шосте, світильники повинні мати високий термін служби, забезпечувати доступність технічного обслуговування і ремонту.
  • І, нарешті, вуличні світильники повинні мати естетичний зовнішній вигляд.

Основні переваги світлодіодних світильників і ліхтарів

Світлодіодні світильники зовсім недавно не розглядалися для домашнього і тим більше вуличного освітлення через те, що не було світлодіодів білого кольору, ці джерела світла мали низьку світлову віддачу, а також високу ціну.

З винаходом надяскравих білих світлодіодів та налагодженням їх промислового масового виробництва ситуація змінилася, світлодіодне освітлення стрімко входить в наше життя і за ним майбутнє. Застосування LED-технологій у вуличному освітленні має вагомі переваги.

Можливість підбору оптимальної передачі кольору

Передача кольору – найважливіший показник штучних джерел світла, який показує, як сприймаються кольору, освітлені обраним істочнікомпо порівнянні з їх істинними квітами. Передача кольору залежить від спектра джерела світла, чим він ширший, тим краще цей показник.

Поліпшення кольору при використанні світлодіодного освітлення вулиць

Вимірюється кольору в умовних одиницях, які охоплюють CRI (colour rendering index) або Ra, які називають індексом передачі кольору або коеффіціеном кольору. За еталонний прийнятий сонячне світло, відповідно індекс його дорівнює Ra = 100. Вимірювання ведуться за спеціальною методикою, яка оцінює наскільки сприйняття кольорів, освітлених обраним джерелом.

Нижче представлена ​​таблиця відображає деякі суттєві відмінності між популярними лампами освітлення:

Умовно діапазон передачі кольору розбитий на шість піддіапазонів, кожен з яких має свої характеристики. У таблиці показані ці параметри, а також які лампи забезпечують потрібний коефіцієнт передачі кольору.

З таблиці видно, що найвищі показники передачі кольору мають лампи розжарювання, а також люмінесцентні і світлодіодні лампи. Отримання білого кольору потрібної колірної температури і CRI відбувається двома різними способами:

  1. В одному корпусі об’єднані три світлодіода: червоного – Red, зеленого – Green, і синього кольору – Blue, – які в змішуванні дають певний відтінок білого кольору. Ці світлодіоди називаються RGB світлодіоди. Такі випромінювачі в освітленні використовуються мало, так як мають низькою надійністю і високою ціною. Спектр такого світлодіода нерівномірний і має виражену лінійчатим, тому показник Ra у такого джерела світла невисокий.
  2. Застосовано синій або ультрафіолетовий світлодіод і спеціальний люмінофор, який при опроміненні його перевипромінює світло у видимому діапазоні. Саме від складу люмінофора і його різних комбінацій залежить колірна температура і показник CRI. Чим якісніше люмінофор – тим дорожче світлодіод, але з кожним роком ціна на них неухильно знижується.

Сучасні білі світлодіоди мають показники передачі кольору Ra до 95, при різних рівнях колірної температури: теплий білий, холодний білий і нейтральний білий. Це дозволяє їх широко використовувати як в освітленні приміщень, так і у вуличному освітленні. Вимоги до світлової температурі і індексу передачі кольору для освітлень різних об’єктів прописані в СНиП 23-05-95.

Зниження витрат на електроенергію на прикладі висвітлення доріг

Дуже промовистим показником ефективності і економічності різних ламп є світлова віддача, яка визначається за формулою: η = Φv / P,

де Φv – світловий потік, створюваний джерелом світла, а P – споживана потужність. Вимірюється цей показник в люменах на ват – лм / Вт. Очевидно, що чим більше світлова віддача, тим більше ефективний світильник, так як при рівному світловому потоці він споживає набагато меншу потужність.

Наведемо приклад. Для освітлення автомагістралей і доріг широко застосовують такі лампи:

  1. Ртутні газорозрядні лампи, відомі нам, як лампи ДРЛ. Лампа ДРЛ потужністю 250 Вт має Світлові потік в 13000 лм, значить, світлова віддача її буде η = 52 лм / Вт. Колірна температура лампи 3800 К, а Ra = 42. Середній термін служби складає 10000 годин.
  2. Натрієві лампи високого тиску, звані ДНаТ. Візьмемо лампу NAV-T від відомого виробника – компанії OSRAM. При потужності 150 Вт вона видає світловий потік в 15000 лм, η = 100 лм / Вт. Колірна температура натрієвих ламп дуже низька 2000 К, вони горять оранжево-жовтим кольором. Індекс передачі кольору через обмеженість спектра теж низький – не більш 40. Термін служби лампи близько 22000 годин.
  3. Світлодіодні вуличні світильники розглянемо на прикладі моделі L-Street 72. При потужності 120 Вт світильник забезпечує світловий потік в 13986 лм, що говорить про його високу світловий віддачі – η = 112 лм / Вт. Індекс передачі кольору має хороше значення Ra = 75. Виробник дає 5-річну гарантію на цей світильник і заявляє, що термін служби складає 25 років (100000 годин) при щоденній роботі протягом 10 годин.

Електронна схема захищає цей джерело світла від кидків напруги до 1000 В і забезпечує роботу в широкому діапазоні напруги живлення – від 140 до 265 В.

Очевидно, що найбільш економічними є лампи ДНаТ світлодіодні світильники, які мають хорошу перспективу широкого впровадження для вуличного освітлення. Перспективні моделі світлодіодів мають показник η = 200 лм / Вт, тому разом зі зниженням вартості світлодіодів очікується повсюдне впровадження саме світлодіодних світильників.

Зниження витрат на обслуговування освітлення для міських служб

Виходячи з високої надійності світлодіодів і довгого терміну їх служби, витрати на технічне обслуговування вуличних світильників знижуються. При терміні служби ртутних ламп 10000 годин, вони вимагають заміни приблизно 1 раз в 2,5 роки, натрієві лампи вимагають заміни раз в 4-5 років, а світлодіодні 1 раз в 15-25 років.

Зниження витрат на обслуговування інфраструктури при переході на світлодіодне освітлення

Світлодіодні світильники загоряються миттєво, не вимагають розігріву (як лампи ДРЛ і ДНаТ), не споживають високі пускові струми, що дозволяє підключати їх проводом меншої площі поперечного перерізу. Драйвер світлодіодного світильника має високий ККД і не створює шуму при роботі. Більшість вуличних світильників на світлодіодах піддаються регулюванню яскравості – діммірованіе.

Варіанти використання світлодіодних світильників з сонячними батареями

У випадках, коли підведення проводки для вуличного освітлення неможливе або утруднене, може використовуватися світильники, що живляться від акумуляторів, які заряджаються від сонячних батарей в світлий час доби. Використання таких джерел світла має очевидні переваги:

  • Не потрібно прокладка електричної проводки
  • Такі світильники оснащені датчиком освітленості, який автоматично включає лампу в темний час доби
  • Устаткування таких світильників датчиком руху дозволяє включати їх автоматично в потрібний момент
  • Немає витрат на електроенергію
  • Такими світильниками можна реалізувати будь-яку цікаву ідею ландшафтної або архітектурного підсвічування

Конструктивно такі джерела світла складаються з самого світильника, сонячної батареї потрібної потужності, акумуляторної батареї і блоку управління. Сонячні батареї в малопотужних світильниках розташовані прямо у верхній частині корпусу, а в більш потужних встановлюються окремо.

автономні світлодіодні світильники з вбудованими або зовнішніми солнечниі батареями

Але такий вид вуличних світильників знайшов застосування в основному для маркування доріжок або підсвічування входу в будинок, в’їзду в гараж і т. П.

У висвітленні вулиць вони застосовуються мало з наступних причин:

  1. Для електроживлення потужних ламп потрібні потужні акумулятори, які вимагають високих струмів зарядки. Виходить, що необхідно застосовувати сонячні батареї великої площі, які коштують чимало.
  2. Для того щоб сонячна батарея працювала в штатному режимі, необхідна її інсоляція сонячним світлом. Це вимагає її розміщення на відкритому просторі і правильну орієнтацію, щоб за світловий день вона максимально зарядила акумулятор. У похмурі дні, взимку при снігопадах ефективність сонячних батарей різко знижується.
  3. У зимовий час при низьких температурах ємність акумуляторів падає, що може унеможливити роботу світильника.
  4. Такі світильники вимагають більш частого технічного обслуговування.
  5. Світильники на сонячних батареях коштують у кілька разів дорожче, ніж ті, які живляться від мережі. Світильник 60 Вт на сонячній батареї коштує приблизно 150000 гривень, тоді як харчується від мережі 8000-12000 гривень.

Виробники якісних світлодіодних світильників і сонячних батарей до них

Основними виробниками якісних яскравих білих світлодіодів є: японська компанія Nichia, американська Cree, корейська SeoulSemicondactor, тайванська Epistar, німецька Osram, і американська PhilipsLumileds. Велика частина якісних світлодіодних ламп і світильників робиться на основі світлодіодів цих виробників.

Відрадно, що і в Україні розгорнуто виробництво над’яскравих білих світлодіодів. Це компанія «Оптоган» і «Світлана Оптоелектроніка». Крім світлодіодів, ці компанії випускають і світлодіодні світильники, в тому числі і вуличного освітлення, різної потужності.

Крім цих компаній можна виділити таких виробників світильників як компанія «Інова», «Сіті Лід Груп», «Лідер Лайт» та «Грін Лайтс». Всі джерела світла, вироблені цими компаніями, відповідають всім вимогам нормативної документації, мають необхідні сертифікати і пристосовані для роботи в умовах вулиці.

Найбільшим виробником сонячних батарей є ВАТ «НВП« Квант », який випускає сонячні модулі та для космічних кораблів. В рамках реалізації проекту групи «Роснано», планується будівництво великого заводу в місті Новочебоксарске, на базі підприємства ВАТ «Хімпром» з потужністю 1 мільйон сонячних панелей в рік.

Приблизний розрахунок окупності в порівнянні зі звичайними варіантами освітлення

Розглянемо один з найбільш вживаних вуличних світильників на основі ртутної газорозрядної лампи ДРЛ потужністю 250 Вт.

  • Вартість світильника під таку лампу в середньому становить 1500 гривень, лампи ДРЛ – 200 гривень.
  • Термін служби ламп 10000 годин, що при щоденному включенні на 10 годин складе приблизно 2,5 року.

Витрати на світильник і лампу складає 1500 + 200 = 1700 гривень.

Витрати на електроенергію за 2,5 року при вартості кіловат-години 4 гривень: 365 * 2,5 * 10 = 9125 годин роботи. Множимо на потужність лампи 9125 * 0,25 = 2281 кВт * год. 2281 * 4 = 9125 гривень.

Розглянемо світлодіодний вуличний світильник, що створює такий же світловий потік на прикладі моделі LED2008C.

  • Потужність такого світильника 120 Вт.
  • Термін служби, заявлений виробником – 25 років (100000 годин).

Витрати на світильник становлять 17500 гривень.

За 2,5 року витрати на електроенергію складуть 9125 * 0,12 * 4 = 4380 гривень. Економія за термін служби лампи ДРЛ по витраті електроенергії склала 9125-4380 = 4745 гривень. Графік окупності світлодіодного світильника в порівнянні з газорозрядними лампою подання платниками податку на нижче:

З наведених простих розрахунків, очевидно, що максимум через 10 років світлодіодний світильник повністю окупиться, не прослужив і половини свого терміну. При цьому в класичному вуличному світильнику буде замінено 4 лампи ДРЛ. З огляду на тенденцію до подорожчання електроенергії і зниження ціни на світлодіодні світильники, терміни окупності будуть зменшуватися.

Відмінною альтернативою є заміна лампи ДРЛ з цоколем E40 на світлодіодну лампу, стоящ два рази дешевше, ніж вищезгаданий світлодіодний світильник. Відповідно і терміни окупності скоротяться і становитимуть не більш 3-5 років.

висновок

Висока світлова віддача, низьке енергоспоживання, наявність світильників різної кольорової температури і CRI дозволяє використовувати світлодіодні джерела світла в вуличному освітленні.

Для освітлення автомагістралей, доріг і великих площ, де не критично значення коефіцієнта передачі кольору, пальму першості поки утримують натрієві лампи. Зі зниженням ціни на світлодіодні світильники можливе поступове впровадження світлодіодних джерел світла.

З усього вищесказаного можна зробити висновок, що заміна ламп розжарювання, а також ртутних газорозрядних ламп ДРЛ на світлодіодні вже зараз виправдана економічно.

Ссылка на основную публикацию