Как правильно выбрать
уличный светодиодный светильник или прожектор

Прожектор – это световой электроприбор, обеспечивающий излучение светового потока высокой концентрации внутри малого телесного угла.

Виды и классификация
уличных светодиодных светильников и прожекторов

По назначению прожекторы бывают:

• Дальнего действия (применяются для освещения объектов, расположенных на большом расстоянии).
• Заливающего света (для освещения больших площадей, например стадионов, театральных площадок).
• Сигнальные (для передачи информации).
• Акцентные (для локального освещения объектов).

В качестве источников света в уличные светильники и прожекторы устанавливают:

• Светодиоды.
• Светодиодные матрицы.
• Металлогалогенные лампы.
• Ртутные лампы.
• Ксеноновые лампы.

По классу защиты (IP) от попадания в корпус уличного светильника или прожектора пыли и воды они выпускаются для работы:

• В закрытых помещениях (IP40).
• На улице под открытым небом (IP64).
• Под водой (IP68).

В современных уличных светильниках и прожекторах вместо ламп устанавливают светодиоды или светодиодные матрицы, так как они по всем техническим характеристикам многократно превосходят лампы любого типа. Главным преимуществом светодиодных источников света являются низкая потребляемая мощность и большой срок службы. Благодаря этим показателям, несмотря на более высокую закупочную цену уличных светодиодных осветительных приборов, эксплуатационные затраты получаются низкими, что обеспечивает большую экономию денег в долгосрочной перспективе.

Светодиоды и светодиодные матрицы из-за конструктивных особенностей имеют узкий угол излучения светового потока (около 120°), в результате чего однозначно классифицировать световые приборы стало сложно. Если в светодиодном светильнике светодиоды или светодиодные матрицы установлены на одной плоскости, то он уже по определению является Прожектором.

По предназначению светодиодные прожекторы бывают:

• Ландшафтные (применяются для подсветки зеленых насаждений в парках или на дачных участках).
• Архитектурные (устанавливаются для декоративной подсветки зданий, сооружений или памятников).
• Осветительные (служат для освещения дворовых территорий, открытых площадок, тротуаров и автодорог).

В качестве светодиодного источника света в уличных светильниках и прожекторах применяются:

• Точечные светодиоды.
• Светодиодные матрицы.

На фотографии представлена линейка светодиодных уличных светильников типа ДиУС, изготовленных с применением светодиодов мощностью 1 ватт. Эти уличные светильники комплектуются драйвером, представляющим собой герметичный самостоятельный блок, который подключается к светодиодному блоку с помощью разъема. Закреплен драйвер на корпусе светильника с помощью винтов и в случае необходимости его замены для ремонта легко отсоединяется от печатной платы со светодиодами.

Уличные светильники с точечными светодиодами легко ремонтировать, так как есть возможность оперативно заменить драйвер, а в случае выхода из строя одного из светодиодов его можно заменить исправным самостоятельно, как при ремонте светодиодной лампочки.

На этой фотографии показан классический светодиодный уличный прожектор, в котором в качестве источника излучения света применена светодиодная матрица. Обычно мощность светодиодной матрицы не превышает 50 ватт, поэтому в более мощных матричных светильниках устанавливают несколько светодиодных матриц. Драйвер у этого вида светильников установлен внутри его корпуса, что требует в случае отказа драйвера демонтировать светильник с места установки.

Светодиодная матрица представляет собой подложку, на которой смонтировано множество светодиодных кристаллов и в случае выхода из строя одного из них вся матрица приходит в негодность. На фотографии, сгоревшая от перегрева светодиодная матрица из светодиодного прожектора, который мне пришлось ремонтировать. На ней хорошо видны квадратики, в которых размещены светодиодные кристаллы. Стоит светодиодная матрица дорого, поэтому с точки зрения затрат на ремонт уличные светильники с точечными светодиодами приобретать экономически выгоднее.

На фотографии представлен светодиодный прожектор, в котором в качестве излучателя света использованы smd светодиоды. Использование в прожекторах светодиодов вместо светодиодной матрицы позволяет заменять только перегоревший светодиод, а не матрицу целиком, что существенно снижает эксплуатационные затраты.

Устройство уличного светодиодного матричного светильника

Внешний вид светодиодного прожектора со стороны установки светодиодной матрицы показан на фотографии выше. Если открутить четыре винта и снять защитную крышку с оптическим стеклом и отражающим рефлектором, то появится доступ к светодиодной матрице.

Как видно из фотографии прожектор представляет собой литой из алюминиевого сплава корпус, который одновременно служит для отвода тепла от матрицы. Матрица закреплена к корпусу с помощью двух винтов, хотя конструкция корпуса и матрицы предусматривает крепление с помощью четырех винтов. Похоже, производитель сэкономил на винтах. Отсутствие зазора между корпусом прожектора и подложкой матрицы в совокупности с теплопроводящей пастой обеспечивает хороший отвод тепла от кристаллов и как следствие, надежную работу прожектора в целом.

А так выглядит прожектор с тыльной стороны. Сетевой провод, для герметизации обжатый специальной гайкой, входит в крышку, закрепленную четырьмя винтами через силиконовую прокладку к корпусу прожектора. Для закрепления прожектора на столбе или стене предусмотрена вращающаяся скоба. На корпусе прожектора сделаны вертикальные ребра, служащие для более эффективного отвода выделяемого матрицей тепла.

Под задней крышкой прожектора находится драйвер, преобразующий сетевое напряжение 220 В в напряжение со стабилизированным током, необходимое для работы светодиодной матрицы.

Как видите, устроен светодиодный прожектор совсем просто и состоит из корпуса, драйвера и светодиодной матрицы. Так же устроен и любой светодиодный уличный светильник и отличается только внешним видом и конструктивным исполнением.

Выбор уличного светодиодного светильника или прожектора

Для того чтобы правильно выбрать уличный светильник, который продолжительное время работал и эффективно освещал требуемую территорию, необходимо разбираться в его технических характеристиках и параметрах.

По классу защиты IP

Главной технической характеристикой, на которую в первую очередь следует обратить внимание при выборе любого уличного светильника, является класс его защиты от попадания в корпус твердых частиц и воды. Маркируются светодиодные светильники всеми производителями, по единому международному стандарту. Класс защиты в маркировке обозначается в соответствии с требованиями стандарта защиты электрооборудования от воздействия внешних факторов IEC-952.

Воспользовавшись данными таблицы легко определить, какой класс защиты от воздействия внешних факторов должен иметь светодиодных светильник и сделать правильный выбор. Например, при установке светильника на столбе под открытым небом в его корпус могут проникать твердые частицы в виде пыли и вода от дождевых осадков. Следовательно, необходимо выбрать уличный светильник с классом защиты не ниже IP64, где цифра 6 обозначает недопустимость попадания в корпус пыли, а 4 обозначает обеспечение защиты от воды, разбрызгиваемой под любым углом.

По освещенности на уровне покрытия

На следующем этапе выбора уличного светильника необходимо определить, исходя из объекта освещения, величину освещенности на освещаемой поверхности.

Освещенность поверхностей принято измерять в люксах, которые кратко обозначаются лк и измеряется с помощью прибора, который называется Люксметр. Для представления освещенности поверхностей в люксах (слово произошло от латинского слова lux, переводится на русский язык - свет), можно сравнить ее с освещенностью, которую обеспечивает полная луна в ясную погоду, это всего 0,2 лк. А прямые солнечные лучи создают на поверхности земли освещенность 100 000 лк. Для выполнения тонких работ, например ювелирных, достаточно освещенности 300 лк.

Нормы освещенности поверхностей регламентируются государственным документом: «Естественное и искусственное освещение» - СНиП 23-05-2010, которые являются актуализированной редакцией СНиП 23-05-95 (Строительные нормы и правила утверждены приказом Минрегиона России и введены в действие в 2011 г.). Для выбора уличного светильника вполне достаточно информации, приведенной в таблице ниже.

Из таблицы следует, что если будет обеспечена освещенность поверхности любой территории, за исключением пешеходных тоннелей и ведущих к ним лестниц, не менее 10 лк, то требования СНиП 23-05-2010 будут удовлетворены.

При выборе уровня освещенности поверхности следует учесть, что со временем происходит снижение яркости свечения светодиодов, и световой поток от светильника будет уменьшаться. Поэтому, чтобы гарантировать соответствие освещения поверхности требованиям СНиП на протяжении всего срока службы светильника следует выбирать светильник не менее, чем с двух кратным запасом по световому потоку. Например, если по таблице требуется средняя горизонтальная освещенность 10 лк, то для расчетов при выборе светильника нужно брать значение 20-30 лк.

Технические характеристики уличных светильников

После выбора класса защиты, которому должен соответствовать светильник и определения уровня освещенности, который нужно обеспечить на освещаемой поверхности можно переходить к выбору светодиодного светильника по остальных технических характеристикам.

Производители в документации на светодиодные светильники приводит не все перечисленные в таблице технические характеристики, хотя перечень не является полным. Это обычно связано с желанием скрыть истинный уровень качества уличного светильника. Чем больше приведено параметров в паспорте или техническом описании светильника, тем с большей уверенностью можно утверждать, что он высокого качества.

Формула и онлайн калькулятор для расчета параметров

При подборе уличного светодиодного светильника нужно, исходя из требуемой освещенности поверхности, которая измеряется в люксах, определить величину светового потока светильника, который измеряется в люменах. И на этом этапе выбора светильника обычно возникают трудности, так как не все представляют, как зависят друг от друга эти физические величины.

Световой поток обозначается латинской буквой Ф, выражается в люменах и определяет величину световой мощности, которую излучает источник света, в уличном светильнике это лампа, светодиод или светодиодная матрица.

Освещенность поверхности, обозначается латинской буквой Е, измеряется в люксах и пропорционально зависит от величины светового потока Ф. Чем больше у любого светильника мощность светового потока, тем ярче он будет светить.

Освещенность на равноудаленной от источника света поверхности площадью 1 м² величиной 1 люкс создается в случае падения на нее светового потока величиной 1 люмен. При удалении светильника от освещаемой поверхности ее освещенность снижается, обратно пропорционально квадрату расстояния. Например, освещенность поверхности на расстоянии одного метра от светильника составляет 900 люкс. Если приподнять светильник на высоту 2 метра, то освещенность поверхности уменьшится в 4 раза, а если на 3 метра, то уже уменьшиться в 9 раз и составит всего 100 люкс.

Таким образом, чтобы определить световой поток светильника, необходимо требуемый уровень освещенности поверхности умножить на ее площадь, получается следующая формула: Ф=Е×S.

где:

Ф – световой поток, измеряется в люменах, обозначается лм;

Е – освещенность поверхности, измеряется в люксах, обозначается лк;

S – площадь освещаемой поверхности, измеряется в квадратных метрах, обозначается  м²;

Зная вышеприведенные законы и школьный курс геометрии не сложно составить полную формулу для оценки требуемой мощности светового потока светильника исходя из необходимой освещенности поверхности, высоты его подвеса и угла светового потока.

где:

Ф – световой поток, измеряется в люменах, обозначается лм;

Е – освещенность поверхности, измеряется в люксах, обозначается лк;

π – число Пи, равно 3,14;

h – расстояние от светильника до освещаемой поверхности, измеряется в метрах, обозначается м;

а – угол излучения светового потока светильника, измеряется в градусах, обозначается °;

Рассчитывать световой поток удобно с помощью онлайн калькулятора, который производит вычисления в соответствии с представленной выше формулой.

В формулу я не стал вводить коэффициенты, учитывающие неравномерность освещения, отражающую способность освещаемой поверхности территории и объектов, расположенных на ней, снижения мощности светового потока светильника со временем, так как узнать их точные значения невозможно.

Пример расчета параметров

Как известно, чем лучше освещена территория в темное время суток, тем комфортнее человеку. Поэтому для учета всех возможных потерь мощности светового потока, в том числе и уменьшения со временем яркости источника излучения светильника (производители считают, что светильник выработал свой ресурс, когда мощность светового потока снизилась на 50% от первоначальной), рекомендую увеличить выбранную освещенность территории как минимум в три раза.

Например, имеется территория перед крыльцом загородного дачного домика или гаражом площадью 10 м² Из личного опыта утверждаю, что для комфортной освещенности площадки двора необходим светильник, обеспечивающий освещенность не менее 10 лк, хотя по требованиям СНиП 23-05-2010 достаточно и 2 лк. С учетом вышеперечисленных факторов, влияющих на освещенность, вместо 10 люкс в онлайн калькуляторе прописываем 30. Удобное место на стене дачного домика находится на высоте 4 м.

Подставим данные в соответствующие окошки онлайн калькулятора. Получаем, что для отличного освещения площадки необходим светильник с углом излучения 120° обеспечивающий световой поток 1508 лм. При этом площадь территории будет освещена с большим запасом - 50 м².

Если такой размер площади является излишним, то можно уменьшить угол излучения уличного светильника, например до 80°. В таком случае потребуется светильник со световым потоком 470 лм и площадь составит 23,5 м².

Если есть возможность, то можно подобрать высоту подвеса светильника. Например, подвесить светильник на высоте 2 м. Тогда освещаемая площадь составит 12,6 м², а мощности светового потока будет достаточно 337 лм. Чем меньше мощность светового потока светильника, тем меньше он будет потреблять электроэнергии. Это особенно актуально при продолжительном времени работы уличного светильника или прожектора.

В среднем, согласно данным приведенной ниже таблицы, светодиодные светильники излучают световой поток 100 люмен на один ватт потребляемой мощности (100 лм/Вт), поэтому несложно по величине излучения светового потока светильником оценить, какой мощности он потребуется. Для этого нужно величину рассчитанного светового потока поделить на 100. Для последнего примера получится: 377 лм : 100 лм/Вт=3,7 Вт. Для более точного расчета нужно воспользоваться техническими характеристиками выбранной модели светильника.

С учетом того, что в расчете заложен достаточный запас по освещенности поверхности, то для полноценного освещения территории площадью 10 м² перед крыльцом загородного дома можно смело покупать любой уличный светодиодный светильник с мощностью потребления 4 Вт при условии, что он будет подвешен на высоте 2 м и иметь угол излучения светового потока 80°.

Если в результате расчета мощность светильника получилась большой, то целесообразно установить несколько светильников меньшей мощности, суммарная мощность которых должна быть не менее расчетной. Таким образом, будет достигнуто более равномерное освещение поверхности и в случае поломки одного из светильников территория все равно будет освещена.