Надежность энергосберегающих и естественных источников света

Естественное освещение - это освещение, создаваемое направленным или рассеянным солнечным светом или светом неба, проникающим через световые проемы помещения.

Роль естественного освещения в архитектуре и строительстве чрезвычайно важна и многогранна. Дневной свет – основной элемент зрительного комфорта, оказывающий благоприятное воздействие на человека. Он же - один из главных инструментов формирования эстетики интерьеров и экстерьеров. И, наконец, именно от освещения во многом зависит теплотехнический баланс зданий, а также масштабы потребления электроэнергии.

Передовые технологии открывают перед нами принципиально новые пути решения проблемы освещения. Получать большие светящие поверхности различной формы и цвета при использовании солнечного света и эффективных ламп максимально большой мощности позволяют полые световоды - новое и чрезвычайно перспективное направление в светотехнике. Такие устройства уже сейчас находят широкое применение во всем мире и характеризуются большим разнообразием конструктивных технологических исполнений.

Полые световоды - это пустотелые протяженные осветительные устройства, как правило, цилиндрической формы с внутренней отражающей свет поверхностью. Световой поток от одного или группы источников света вводится в них с помощью специальных оптических систем - вводных устройств. Попав в прозрачный торец протяженного канала, свет за счет многократных отражений перераспределяется вдоль него и, рассеиваясь, выходит через поверхность световода в освещаемое пространство по всей длине канала.

Интегральное (совмещенное) освещение помещений, в которые дневной свет не проникает или его недостаточно — одна из наиболее интересных и перспективных областей применения полых световодов. Световоды успешно применяются для освещения туннелей, мостов, улиц и площадей, аэровокзалов и метровокзалов, в производственных помещениях, надземных пешеходных переходах. Их использование также весьма целесообразно в высоких одноэтажных зданиях с большой плотностью расположения оборудования и трудностью обслуживания (супермаркеты, выставки, большие цеха). Обеспечивая зрительный комфорт, световоды позволяют экономить электроэнергию, расходуемую на освещение, а также на охлаждение помещений летом и обогрев их зимой. Перспективность интегральных систем совмещенного освещения зданий глубокого заложения и других сооружений без достаточного солнечного освещения не вызывает сомнений.

Возможности использования полых световодов необычайно широки и интересны. Успех развития этого перспективного направления сегодня во многом зависит от архитекторов, их заинтересованности в совместной творческой работе со светотехниками.

Итак, можно обозначить возможности полых световодов:

1. При использовании светоприемных систем по одним и тем же световодам в здание будет поступать не только искусственный, но и естественный солнечный свет.
2. Фильтрация выделяемого лампами ультрафиолетового и инфракрасного излучения, а также электромагнитных помех поможет избавиться от их вредного воздействия.
3. Поскольку внутри световода нет ламп и проводов, канал остается холодным и не имеет электрического потенциала.
4. Герметичность внутренней полости канала световода, а также аэродинамические свойства цилиндрической поверхности, омываемой потоками восходящего воздуха, практически исключают влияние окружающей среды (пыль, грязь, дым...) на характеристики световодов.
5. Поскольку световод представляет собой трубу довольно большого диаметра (до 1 м), очевидно, что такие каналы могут служить для транспортирования не только света, но, скажем, и очищенного воздуха. В этом случае световод становится одновременно воздуховодом.

Эти и другие достоинства полых световодов позволяют резко уменьшить число применяемых источников света и эксплуатационные расходы (как правило, их эффективность тем выше, чем больше традиционных светильников они могут заменить), снизить протяженность электрических сетей, потери мощности, расход электроэнергии и тепловые нагрузки в помещениях, а также обеспечить взрыво-, пожаро- и электробезопасность. Одновременно повышается качество освещения и световой климат в помещениях. Для архитекторов очень ценна возможность создавать новые, оригинальные решения с использованием протяженных светящих элементов разнообразной формы и светоцветовых характеристик.

Надежность освещения с помощью полых световодов намного выше, чем при использовании источников света преобразующих электрическую энергию в световую. Поскольку световод только передает естественный свет, а не производит его, вероятность его отказа меньше, так как его функционирование зависит от естественных факторов, никак не связанных с электропотреблением.

Продолжительность использования световода зависит от среды эксплуатации и отражается лишь на снижении его светового потока, тогда как энергопотребляющие источники имеют свой ресурс, по истечении которого теряют работоспособность полностью. Кроме того, световод можно использовать в качестве источника аварийного освещения, поскольку он полностью не зависит от системы электроснабжения помещения или здания в целом.

Большинство наших квартир освещаются лампочками накаливания различной мощности. Однако наиболее совершенными источниками света в настоящее время считаются энергосберегающие лампы, которые состоят из электронного блока, цоколя и люминесцентной лампы – поэтому энергосберегающие лампы часто называют просто люминесцентными лампами.

Источником света в люминесцентных лампах является электрический разряд в газе, который под действием преобразования покрытия люминофора преобразуется в видимый свет. Световая отдача люминесцентной лампы в среднем в пять раз больше, чем у лампы накаливания. Для примера: световой поток люминесцентной лампы 20 Вт приблизительно равняется световому потоку лампы накаливания 100 Вт. Соответственно энергосберегающие лампы позволяют снизить потребление электроэнергии приблизительно на 80% без потери привычного для вас уровня освещенности комнаты.

Чаще всего причиной отказа обычной лампочки является перегорание нити накаливания. Строение и принцип работы люминесцентной лампы принципиально другие, поэтому срок ее работы в среднем в 6-15 раз выше, чем у лампы накаливания, и составляет от 6 до 12 тысяч часов. Поскольку энергосберегающие лампы нужно заменять значительно реже, их удобно использовать в светильниках, расположенных в труднодоступных местах. Например, в квартирах или офисах со слишком высоким потолком.

Кроме меньшего потребления электроэнергии энергосберегающие лампы выделяют гораздо меньше тепла, чем лампы накаливание. Поэтому их можно смело использовать в светильниках и люстрах с ограничением уровня температуры – в таких светильниках от ламп накаливания с высокой температурой нагрева могут плавиться пластмассовая часть патрона, провод или элементы отделки.

Площадь поверхности энергосберегающие ламп больше, чем площадь поверхности спирали накаливания. Благодаря этому свет распределяется по помещению мягче и равномернее, чем от лампы накаливания, а это, в свою очередь, снижает утомляемость глаз.

Все это подчеркивает надежность энергосберегающих ламп по отношенною к лампам накаливания. Ресурс времени безотказной работы энергосберегающей люминесцентной лампы намного выше времени лампы накаливания, что позволит реже производить замену ламп и дольше находиться в эксплуатации, что является основным показателем надежности.

Наверное, единственным недостатком энергосберегающих ламп является их достаточно высокая стоимость.

Однако потребителям стоит знать еще один момент. Люминесцентная лампа заполнена парами ртути, поэтому нужно избегать ее разбивания в помещении. Проблемой является и утилизация экологически вредных энергосберегающих ламп, поэтому выбрасывать их фактически запрещено. Жаль только, что при покупке клиенту не сообщают, что делать с отказавшими люминесцентными лампами, и куда их потом девать.

Надежность использования светодиодов

Светодиод или СД (Light Emitting Diode - LED) полупроводник, работа которого основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока (обычно 20 mA) через p-n-переход. Причем длина волны максимума спектра излучения, т.е. цвет свечения, однозначно определяется типом полупроводниковых материалов, образующих светоизлучающий p-n-переход.

По мнению большинства специалистов, будущее освещения - за лампами и светильниками на светодиодах. На данный момент они еще не так востребованы на рынке, как люминесцентные лампы или лампы накаливания, и в основном применяются в архитектурном, ландшафтном и декоративном освещении.

Светодиоды продуцирующим большой световой поток, как правило, эти светодиоды с мощностью от 1 Вт до 15 Вт. Данные источники света имеют достаточно большую светоотдачу, приближающуюся уже к значению светоотдачи газоразрядных ламп, большой срок службы, компактные размеры и достаточно большую яркость. Все эти свойства открывают новые возможности применения светодиодов, как для общего, так и для прожекторного освещения.

Благодаря отсутствию тела накала светодиоды отличаются высоким коэффициентом полезного действия и большим сроком службы (80 000 - 100 000 часов). Новый источник света излучает свет красного, желтого, белого, голубого или зеленого цвета.

Преимущества светодиодов:

• низкое энергопотребление - не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания;
• долгий срок службы - до 100 000 часов;
• высокий ресурс прочности - ударная и вибрационная устойчивость;
• чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;
• регулируемая интенсивность;
• низкое рабочее напряжение;
• экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.

Светодиоды можно применять для ландшафтной подсветки, интерьера, можно вмонтировать его в брусчатку, асфальт или стену. Это идеальное средство для световой разметки и подсветки дорожек, автомобильных парковок и мест, где замена ламп достаточно трудоемка, например, в подводных светильниках.

Минусов два, но довольно существенных. Во-первых, диоды дают не много света. Во-вторых, они достаточно дороги. На сегодня цена осветительного прибора, собранного на светодиодах, в 10-50 раз выше, чем изготовленного с привычными лампами накаливания (естественно, при одинаковом световом потоке, создаваемом обоими приборами). Правда, специалисты утверждают, что в ближайшие два-три года цены упадут примерно в десять раз - видимо, тогда-то и начнется обещаемая специалистами "революция" в светотехнике.

Основным преимуществом по отношению к надежности являются большие ресурсы времени эксплуатации и прочности (ударная и вибрационная устойчивость) в сравнении с люминесцентными лампами и лампами накаливания. Все это делает светодиоды и светодиодные ленты самыми надежными источниками искусственного света на данный момент времени.

Целесообразность применения светодиодных светильников:

1. Применение светодиода в качестве альтернативного источника света в светильнике только в трех названных участках жилищно-коммунального хозяйства может обеспечить годовую экономию электроэнергии не менее 200 млн. кВт.ч
2. Светильники на светодиодах могут избавить жилищно-коммунальное хозяйство города от такого бедствия, как вандализм, т.к. отсутствие в них стекла и изготовление корпусов светодиодов из монолитного поликарбоната делает их практически не разрушаемыми.
3. Замена ЛЛ на светодиод благоприятно скажется на экологии, т.к. исключит загрязнение атмосферы ртутью.
4. При современном уровне цен на светодиоды и их световых параметрах представляется целесообразным первоочередное внедрение этих источников света в местах, где нет жестких требований к качеству цветопередачи, а также в местах, наиболее подверженных актам вандализма. К таким местам могут быть отнесены лестничные клетки, холлы, лифты, номерные знаки домов и указатели названий улиц.
5. По мере снижения стоимости белых и много кристальных (полноцветных) светодиодов область их применения в жилищно-коммунальном хозяйстве может быть значительно расширена. Например, на ряде светотехнических выставок (в том числе на выставке в Москве) экспонировались настольные светильники, ручные фонари и другие осветительные приборы на светодиодах.
6. Применение светодиодов и светодиодных лент для освещения лестниц, лифтов и т.п. в административно-общественных зданиях, а также в специальных электротехнических устройствах будет рассмотрено и оценено при выполнении следующих этапов работы.

1. Айзенберг Ю. Б., Бухман Г. Б., Коробко А. А. и др. Новый этап развития полых световодов. // Светотехника.- 1995.- №4-5.
2. Коробко А. А. Область эффективного применения и классификация осветительных устройств с полым световодом // Светотехника.- 1996.- №5-6.
3. Бурняшов А. В. Современные мощные светодиоды и их оптика // Современная электроника. - 2006 .- №1.