Светодиодное освещение

     Статья о светодиодном освещении учебных классов школ, детских садов и помещений медицинского назначения.

     В настоящее время имеется ограничение на применение светодиодных светильников в детских садах,  (п. 7.18 СП 52.13330.2011, п. 3.1.5 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03).

     В школах и в лечебно-профилактических учреждениях эти ограничения постепенно убирают.

     Это не означает, что светодиодные светильники всегда уступают по качеству световым приборам с другими источниками света. Исследования показывают («Светотехника» 2016, №1, https://sveto-tekhnika.ru/images/articles/2016_1/2016.1_p45-49.pdf), что замена люминесцентных ламп на светодиоды в учебных классах школ положительно сказывается на успеваемости и общем самочувствии детей. Для повсеместного использования светодиодного освещения в школах осталось решить одну проблему - где взять светильники такого же качества, которые были применены при данных исследованиях. А именно: мощность каждого светодиода в светильнике 0,1 Вт, пульсации освещенности 0,5%, и наличие качественного рассеивателя, обеспечивающего равномерное распределение яркости по световому отверстию. И самое главное - захотят ли для всех школ закупать именно такие световые приборы, если можно купить светильники в 5 раз дешевле, но с пульсациями освещенности 30 – 50%. 

     Для снятия ограничений на применение светодиодов в школах необходимо выработать четкие критерии, по которым можно делать заключение о допущении использования данного светильника  для освещения школьных классов. И самое главное – механизм контроля выполнения этих критериев.

     До тех пор, пока в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» не будут внесены изменения, касающиеся применения светодиодных светильников в школах с указанием гигиенических требований к осветительным установкам, рассуждать о применении светодиодного освещения в школах преждевременно. Даже если в отдельных сводах правил и других нормативных документах будет присутствовать такое разрешение. Основополагающим документом здесь является именно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, устанавливающий гигиенические требования к освещению.

  При применении светодиодных светильников в детских садах и лечебных учреждениях крайне трудно выполнить требование, касающееся недопущения попадания в поле зрения прямого излучения светодиодов (требование п. 3.1.5 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03).  Так как и дети в детских садах, и проходящие лечение в медицинских учреждениях могут находиться в лежачем положении, и в этом случае направление взгляда может совпасть с осью светового отверстия светильника. В таком случае никакие защитные углы осветительного прибора не защитят глаза от слепящего воздействия источников света. Проблема в том, что значительный световой поток излучается сравнительно малой поверхностью светодиода, что и вызывает зрительный дискомфорт при попадании в поле зрения прямого излучения светодиодов – светящаяся поверхность светодиода очень яркая.

     Хотя, если использовать светильники отраженного света, у которых световой поток направлен на потолок, то можно обеспечить хорошую световую среду и в спальных помещениях. В этом случае помещение освещается светом, отраженным от потолка. Если такие светильники подвесить на расстоянии 0,5 – 1 метра от потолка, а потолок покрасить качественной белой краской с хорошей отражательной способностью, то лишь 15 – 20 % светового потока будет потеряно. Но зато таким образом можно обеспечить комфортное освещение.

     Основные проблемы светодиодного освещения:

1. Пульсации светового потока. Некоторые светильники имеют пульсации 30-50%, а пульсации светового потока у отдельных экземпляров достигают 90%.  Многие производители светодиодных осветительных приборов эту проблему давно решили. Но, пока еще значительная часть светильников не удовлетворяет современным требованиям.

      А механизма контроля качества осветительных приборов по существу нет. Это одна из главных причин, почему внедрение светодиодных источников света проходит столь медленно, несмотря на запрет использования ламп накаливая мощностью 100 Вт и выше и планов по запрету производства ламп накаливания мощностью 60 и 75 Вт.

     Наш зрительный аппарат воспринимает пульсации освещенности с частотой электрической сети, но мозг проделывает большую работу, что бы мы видели окружающую обстановку как бы при неизменной во времени освещенности. При уровне пульсаций более 20% мозг перегружается, в результате чего появляется синдром «вечной усталости», который сопровождается повышенной утомляемостью, головными болями и другими неприятными явлениями. У взрослых наблюдается потеря трудоспособности на десятки процентов. А школьники перестают усваивать изучаемый материал.

     Аналогичная проблема наличия пульсаций светового потока присуща и светильникам с люминесцентными лампами. Но использование электронных пускорегулирующих аппаратов позволяет обеспечить пульсации не боле 2-3% в течение всего срока службы светильника.

2. Увеличение пульсаций светового потока после 1 - 2 лет эксплуатации светильника. Сам светодиод может проработать и 50 тысяч часов. Но электронные компоненты, входящие в состав блоков управления светильников часто выходят из строя значительно раньше. Особенно если блок управления расположен непосредственно в корпусе самого источника света и подвергается значительному нагреву. В первую очередь выходят из строя электролитические конденсаторы, осуществляющие сглаживание пульсаций напряжения. Именно поэтому на упаковке светодиодной лампы, предназначенной для прямой замены ламп накаливания, можно прочитать две противоречивые надписи:

- время работы 25 лет;

- гарантийные обязательства 1 год.

     То есть производитель гарантирует сохранение параметров лампы всего лишь в течение одного года. Поэтому производители светодиодов часто «забывают» указывать важнейший параметр источника света – пульсации светового потока. Но в течение 25 лет ни один электролитический конденсатор, работающий при высокой температуре окружающей среды, не сохранит своих параметров. Очень часто уже по прошествии 2 – 3 лет они вспучиваются и выходят из строя. Поэтому блок управления всегда, если есть возможность, стараются выполнить отдельно от самой лампы, что позволяет избежать нагрева электронных компонентов и увеличить их срок службы.

     У ламп накаливания пульсации светового потока находятся в пределах 10 – 15% (чем мощнее лампа, тем меньше пульсации) и практически не меняются в течение всего срока службы лампы. Если лампа накаливания подключена к электрической сети без использования регулятора яркости (диммера), изменяющего напряжение на лампе, то она всегда работает хорошо весь свой срок службы (около 1000 часов, галогенные лампы накаливания могут работать 2 – 3 тысячи часов). Использование диммеров часто приводит к возникновению пульсаций при  низких напряжениях на лампе и лампы иногда даже гудят. Лампа накаливания вследствие инерционности нагретой нити спирали не может иметь пульсации светового потока десятки процентов. Она работает либо хорошо, либо не работает после перегорания нити спирали. И, к сожалению, все ограничения на использование ламп накаливания преждевременны, так как пока взамен этим источникам света с гарантированным качеством (качество обеспечивается самой конструкцией лампы накаливания) не предложены никакие другие источники света с таким же гарантированным качеством. Обустраивая светодиодное освещение, мы можем приобрести светильники, имеющие как лучшие параметры по сравнению с лампами накаливания, так и существенно худшие. Качество светодиодного светильника или лампы, заменяющей лампу накаливания, в первую очередь зависит не от качества самих светодиодов, а от использованной схемы блока управления и от качества использованных электронных компонентов. Причем у одного и того же производителя светодиодных светильников могут быть как качественные осветительные приборы, так и не отвечающие современным требованиям.

3. Наличие опасной для глаз синей составляющей в спектре излучения. Эта неприятная особенность светодиодных источников света широко описана в литературе, например в подборке статей  в журнале  «Светотехника» №3 за 2012 год, (http://www.sveto-tekhnika.ru/files/2012/2012_3_ru.pdf) и отражена в стандартах:

ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность» и в статье Освещение - требования к спектру ламп.

     Что бы избежать воздействия на глаза синей составляющей света следует использовать светодиоды с цветовой температурой не выше 4000К , а для освещения помещений для детей 3000К и ниже. Лампы с более низкими значениями цветовой температуры используют в спальных помещениях.

4. Светодиодные светильники, как отмечалось выше, часто слепят глаза из-за большой яркости  поверхности светодиода. Поэтому следует использовать светильники, у которых либо световой поток направлен на потолок, либо с качественными рассеивателями, обеспечивающими равномерную яркость выходного отверстия светильника. Но если в поле зрения попадают светящиеся поверхности светодиодов, то комфортной световой среды добиться не удастся.

     По мере совершенствования качества изготовления светодиодов и блоков управления светодиодное освещение  со временем займет достойную нишу рынка осветительного оборудования.

Об основных качественных показателях осветительных установок можно прочитать в статье Искусственное освещение (основные критерии качества).

Дополнение. Вступил в действие свод правил СП 52.13330.2016, в котором разрешено использовать светодиодные светильники в учебных классах школ.  Но, в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 пока действует запрет на применение светодиодов в школах, поэтому без предварительного согласования с санэпидемнадзором лучше не начинать строительство школ со светодиодным освещением.

 Виктор Чернов

К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта) 

 15.07.2016