Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ С УПРАВЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ И СПЕКТРОМ СВЕТОВОГО ПОТОКА

Авторы:
Город:
Казань
ВУЗ:
Дата:
26 июня 2016г.

Проблема энергоресурсосбережения вышла на лидирующие позиции. Самым  основным потребителем электроэнергии в городах являются сети осветительных установок. Меры по повышению энергоэффективности освещения зачастую ограничиваются лишь заменой одних несовершенных электрических источников света на другие.

В системах искусственного освещения помещений повсеместно применяются светильники с газоразрядными люминесцентными лампами. За многолетний срок эксплуатации в осветительных сетях они зарекомендовали себя как надежные и экономичные приборы, по сравнению с лампами накаливания. Однако судя по спектру излучения ни люминесцентные, и даже ни светодиодные светильники для человека не могут быть полноценной альтернативой естественного освещения [1]. Светотехнические параметры естественного освещения не отличаются постоянством, что является, нормой и служит фундаментом для хронобиологических явлений. Необходимость учета этих факторов справедлива при дневном использовании электрического освещения. В темное время суток человечество вынуждено использовать столь несовершенные, но необходимые системы искусственного электрического освещения.

Перспективным направлением в современной светотехнике, способным помочь в сложившейся ситуации, является создание светильников с динамично изменяемыми светотехническими параметрами. Независимое электрическое питание от альтернативных источников повысит энергоэффективность. Своевременное регулирование интенсивности светового потока и спектра излучения светильников, при необходимости реалистично имитируя световой день, будет поддерживать благоприятный световой микроклимат в помещении, и способствовать оздоровлению психофизического состояния людей.

Научные труды отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о влиянии спектра светового потока источников света на циклические колебания интенсивности биологических процессов человека [2,5,3]. Принято считать, что отдыху и подготовке ко сну должно способствовать освещение «теплых» тонов, а более

«холодные» тона провоцируют к более высокой умственной активности [4,2]. Эти утверждения базируются в основном на результатах научных достижений прошлого, когда объектом научных исследований служили тепловые и газоразрядные источники света.

Большинство современных публикаций в светотехнических журналах посвящены светодиодным светильникам. В них видят решение экономических и технических задач и, в частности, связанных с обеспечением комфортных условий труда и быта человека. Спектральный состав светодиодного освещения сильно отличается от спектра излучения ламп накаливания и газоразрядных источников света. Процессы зрительного восприятия человеком окружающей действительности настолько сложны, что было бы неверно присваивать одним источникам света свойства, присущие другим.

Таким образом, осознав недостатки существующих систем освещения, совместно с ООО «МГК «Световые Технологии», производителем современных энергоэффективных светотехнических изделий, была разработана и собрана осветительная установка со светодиодными источниками света. Также были проведены научные исследования на предмет взаимосвязи световой среды, работоспособности и эмоционального состояния человека.

Светотехнический расчет осветительной установки осуществлялся с применением компьютерной программы DIALux 4.10 (Рисунок 1) и с учетом строительных норм и правил (СНиП). Электротехнический расчет проводился с учетом правил устройства электроустановок (ПУЭ). Компания «Световые Технологии» изготовила и в одну из лабораторий КГЭУ осуществила поставку светотехнического оборудования, в состав которого вошли восемь светильников на светодиодах мощностью по 27 Вт каждый. Замена имеющихся на тот момент светильников с люминесцентными лампами на светодиодные позволило снизить затраты на электроэнергию в четыре раза.


Разработанная и испытанная система освещения (Рисунок 2), отвечает действующим нормам СНиП и ПУЭ. В ее состав входят щит освещения, светодиодные светильники, электронная пускорегулирующая аппаратура, роутер, панель управления, придающие нашей системе освещения уникальные особенности.


На Рисунке 2: ЩО – щит освещения; ЭПРА – электронная пускорегулирующая аппаратура; Роутер – контроллер DigiDim 910; ПУ – панель управления; ИС – источник света – светодиодный светильник. Настройки позволяют использовать установку в четырех режимах: «холодный», «теплый», «нормальный» свет, «световой день». Регулирование освещенности на рабочей поверхности учебной лаборатории возможно в широких пределах (20-1800 лк).

Совместными усилиями был разработан план научных исследований влияния светодиодных светильников при разных цветовых температурах светового потока на работоспособность и эмоциональное состояние человека. Использовалось три вида тестовых задания. Оценку внимания, работоспособности, утомляемости осуществляли с помощью корректурных проб и теппинг-теста, а оценку эмоционального состояния – с помощью опросника САН. Тестирование проводилось при разных условиях освещения: светильниками с люминесцентными лампами (ЛЛ) с цветовой температурой (Тц) равной 4000К и светодиодное (СД) освещение (Тц = 2800, 4000, 5800 К).

Анализ результатов тестирования показал, что у большинства опрошенных при освещении светодиодными светильниками с цветовой температурой Тц = 5800К («холодный свет») повышалась активность. Во всех режимах к концу эксперимента просматривается тенденция к снижению интенсивности моторной деятельности вследствие утомления. При светодиодным освещением (Тц = 5800K) по сравнению с люминесцентным освещением темп выполнения тестовых заданий и продуктивность в среднем выше на 10-15%. Выявлена тенденция к расслаблению при «теплом» (Тц = 2800K) светодиодном освещении.

Данная разработка в рамках задач энергосбережения не ограничивается лишь заменой одних светильников на более экономичные источники света. Дальнейшее развитие темы предполагает применение солнечных модулей или других альтернативных источников электрического питания, что позволит еще больше снизить затраты на электроэнергию.

Выводы

Результаты работы могут найти применение при разработке современных экономичных систем освещения.

Повсеместное применение аналогов  описанной  системы освещения и устройств  альтернативной  энергетики вызовет значительное снижение издержек на электроэнергию. Применение осветительных установок, способных изменять интенсивность и спектр светового потока, будет способствовать поддержанию благоприятного светового микроклимата в помещениях, оздоровлению психофизического состояния людей.

 

Список литературы

1.     Аладов А.В., Закгейм А.Л., Мизеров М.Н., Черняков А.Е. О биологическом эквиваленте излучения светодиодных и традиционных источников света с цветовой температурой 1800-10000 К // Светотехника. – 2012. – № 3. – С. 7-10.

2.     Аверьянов В.А. Исследование и оценка динамического по спектру освещения в производственных помещениях / В.А. Аверьянов, Н.М. Беляева, Н.И. Зоз, С.И. Мельникова // Светотехника. – 1981. – №3. – С. 13-16.

3.     Архангельский Д.В. Исследования влияния света на зрительную работоспособность и утомление человека с учетом его циркадных ритмов / Д.В. Архангельский, В.Ю. Снетков // Вестник Московского энергетического института. –2012. – №5. – С. 104-108.

4.     Берзинь В.И. Гигиеническое обоснование оптимальной освещенности в учебных помещениях вузов / В.И. Берзинь // Светотехника. – 1978. – №1.– С. 17-19.

5.     С. Ри Марк, Дж. Фигуэро Марианна, Ди Баллоу Джей. Циркадная фотобиология: новые горизонты практической и теоретической светотехники. Перевод: А. Шаракшанэ // Полупроводниковая светотехника. – 2012. – № 4. – С. 58-63.