CC BY
48
УДК 621.385 ВАК 05.20.02
ПРИМЕНЕНИЕ РАССЕИВАТЕЛЕЙ В ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Гавриленко Алексей Александрович Аспирант кафедры Системоэнергетики
Alexmail-07@mail. ru Тел.:+7-999-440-45-77 Красноярский государственный аграрный университет
Россия, город Красноярск Аннотация: В статье рассмотрены вопросы энергосбережения в освещении. В частности, речь идет о конструкции светодиодных осветительных установках, энергетических параметров и их применение для наружного освещения.
Ключевые слова: светодиодная лампа, наружное освещение, кривая силы света, рассеиватель, преломление света.
The use of lenses in lighting outdoor lighting installations.
Alexey A. Gavrilenko Post-graduate Student of the Department of Energy Systems
Alexmail-07@mail. ru Phone:+7-999-440-45-77 Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Krasnoyarsk Abstract: The issues of the energy conservation in lighting are considered in the article. In particular, we are talking about the design of LED lighting systems, energy parameters and their use for outdoor lighting
Key words: LED lamp, outdoor lighting, light intensity curve, the lens, the refraction of light.
Введение. В наше время все больше уделяют внимание принципам экономии. По этой причине на первый план вышли энергосберегающие технологии, одним из эталонов которых на сегодняшний день являются светодиодные светильники. Они применяются повсеместно и обладают целым рядом неоспоримых преимуществ.
Прежде всего, использование светодиодных светильников позволяет в несколько раз снизить энергопотребление. По уровню сбережения электроэнергии они превосходят не только обычные лампы накаливания, но и люминесцентное освещение, неон, дюралайт. Эта особенность делает светодиодные светильники идеальными для коммерческого использования.
Еще одним отличительным качеством светодиодов является долговечность. В них отсутствует нить накаливания или какая-либо газоразрядная среда, что и обеспечивает бесперебойную работу. Срок службы такого светильника находится в пределах от пятидесяти до ста тысяч часов, А это около десяти лет беспрерывной работы[1].
Цель исследований. Чтобы уличное освещение было комфортным для нашего зрения, оно должно быть в меру ярким. Идеальная ситуация -когда в тёмное время суток улицы освещены так называемым дневным светом. Тогда глаз человека будет нормально воспринимать окружающее пространство. А значит, аварийных ситуаций на дорогах и улицах будет меньше.
Материалы исследований. При проектировании наружного освещения, не редко используются консольные светильники (рисунок 1) с характеристиками КСС типа "Д", для освещения дорог и характеристиками КСС типа "Ш", используемых для освещения магистралей (рисунок 2)[2]. Данные осветительные установки имеют ряд недостатков относительно старых вариантов светильников с применением ламп ДНаТ и ДРЛ:
• Установка на большей высоте, для уменьшения слепящего эффекта;
• Необходимость увеличения количества опор освещения для получения равномерного освещения;
• Увеличение мощности светильника из-за увеличения высоты установки.
Рисунок 1 - Современные светодиодные уличные светильники
Рисунок 2 - Характеристики КСС современных светильников. а) КСС типа "Д"; Ь) КСС типа "Ш" Для решения проблемы рассеивания светового потока лампы были проведены исследования в области преломления света в рассеивателях выполненных в виде гофрированного стекла из оптического поликарбоната.
Метод исследования. Для расчета необходимых параметров рассеивателей был взят закон преломления света в различных средах.
Закон преломления света - отношения синуса угла падения к синусу угла преломления величина постоянная для двух данных сред[3].
sin a v± п2 sin у v2 щ
где: а - угол падения относительно нормали поверхности; Y - угол преломления; v1 - скорость света в 1 среде; v2 - скорость света во 2 среде;
n1 - показатель преломления первой среды(для воздуха равен
1);
n2 - показатель преломления второй среды. Рассмотрим преломления света в слое гофрированного стекла из оптического поликароната(рисунок 3). Показатель преомления стекла из оптического поликарбоната n=1,58.
Рисунок 3 - Преломление света в слое стекла. а - угол падения света; у - угол преломления света; в - угол отклонения вектора света после похождения гофрированного стекла.
Таким образом при прохождении света сквозь слой гофрированного стекла рассеивает потоки света подобно призме, что позволяет рассеять
прямой поток от отдельных светодиодов и добиться однородного светового потока.
Рассмотрим частный случай преломления и отражения потока света в гофрированной части стекла. Из формулы sin^ = — = — и коэффициента
sin у v2 п1
преломления света стекла из оптического поликарбоната n=1,58 получаем, что при угле а = 39,27° преломление света перейдет в отражение. Из этого следует, что максимальный угол преломления прямого луча на гофрированной стороне стекла не должен превышать 39,27°. Исходя из этого было принять соотношение а = 5,26 X Ь(рисунок 4). Преимущество данного исполнения поверхности стекла в том, что большая часть потока света проходит сквозь поверхность при этом количество отраженных лучей сводится к минимуму. КПД такого рассеивателя на порядок больше матовых(опаловых) рассеивателей [4].
Рисунок 4 - Параметры рассеивающей поверхности гофрированного стекла.
Для решения поставленной задачи была спроектирована, на основе приведенных расчетов, осветительная установка. Общий вид установки показан на рисунке 5.
Рисунок 5 - Общий вид осветительной установки
1 - радиаторная решётка для отвода излишек тепла;
2 - корпус светильника;
3 - стеклянная колба из оптического поликарбоната;
4 - источник излучения(светодиодный);
5 - крепление;
Данная осветительная установка характеризуется тем, что форма светодиодного излучателя выполнена в виде изогнутой поверхности, что обеспечивает равномерное излучение в диапазоне ±90% от направления установки. Так же у данной осветительной установки используется колба, выполненная оптического поликарбоната. Форма колбы имеет не равномерную поверхность. Внешняя часть колбы имеет гофрированную поверхность. Корпус осветительной установки выполнен из теплопроводящего материала. На корпусе имеется радиаторная решётка. Преимущества данной осветительной установки:
• Измененная форма излучателя позволяющая увеличить границы распределения светового потока;
• Измененая характеристика КСС типа "Л"(рисунок 6) позволяющая освещать большую поверхность относительно стандартных светильников с характеристикой КСС тип "Д";
• Создание защитного угла за счет рассеивания прямых лучей от отдельных светодиодов. Возможности избежать слепящего эффекта;
• Возможность устеновки на более низких опорах освещения, уменьшение мощности осветительной установки и сокращение потребления электроэнергии.
Рисунок 6 - Расчетное распределение светового потока
Выводы
В результате проведенных исследований установлено, что применяемые осветительные установки для наружного освещения не соответствуют ряду требований к светодиодным осветительным установкам. В качестве решения данной проблемы было предложено использование рассеивателей выполненных из гофрированного стекла. Данный тип рассеивателей устраняет ряд недостатков осветительных установок. Так же была предложена методика расчета для проектирования осветительных установок с учетом исправления недостатков применяемых осветительных установок.
Список литературы:
1. Гавриленко А.А., Кунгс Я.А. Технико-экономическое сравнение различных источников света// Сибирский энергетический форум:Материалы IV Сибирского энергетического форума. МВДЦ «Сибирь», - 2013г. - С. (страницы)
2. Каталог светильников [электронный ресурс] // URL:http://www.tdmegaprom.ru/ (дата обращения 22.05.2015)
3. Стафеев С. К. Основы оптики// Учебное пособие, Питер 2006 г.
4. Шаракшанэ А. Об эффективности матовых светорассеивателей.// Полупроводниковая светотехника. - 2014. - №1. С. 8-11
