Explosion-proof equipment plant
Сверхдолгий срок службы
Отсутствие нити накала и газоразрядной среды обусловливает фантастический срок службы светодиодов - до 100 тысяч часов, или 11 лет непрерывной работы! Это в 100 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5–10 раз больше, чем у люминесцентной лампы.
Низкое энергопотребление
Светодиоды являются энергосберегающими источниками света, их использование позволяет существенно экономить электроэнергию по сравнению с лампами, дюралайтом, неоном.
Работа при низких температурах
Благодаря полупроводниковой природе светодиодов их яркость обратно пропорциональна температуре окружающей среды, что делает их применение особенно актуальным в наших климатических условиях. Диапазон температуры эксплуатации светодиодов от -60...+60°С.
Стойкость к механическим воздействиям
Отсутствие стеклянных деталей, нитей накаливание делает светодиоды устойчивыми к механическим воздействиям, ударам и вибрации.
Высокая светоотдача
Яркость светодиодов сравнима с неоном. Для сравнения: обычная лампа накаливания дает до 10 люмен на 1 Вт потребленной энергии, новейшие светодиоды - 120 люмен и выше. Сверхъяркие светодиоды обеспечивают сильный световой поток для изделий такого класса, поэтому светодиодные модули могут применяться не только в декоративных целях, но и для освещения.
Чистота цвета
Возможность получения любого цвета и оттенка излучения светодиодов: например, чистый синий, чистый белый, оранжевый, сине-зеленый и десятки других чистых цветов и оттенков — чего нельзя получить, используя лампы накаливания.
Высокий уровень безопасности
Обеспечивается малым тепловыделением светодиодов и низким питающим напряжением, что дает возможность их использования под водой (для подсветки фонтанов, бассейнов, аквариумов).
Направленность излучения
Выпускается широкий ассортимент модификаций светодиодов по направленности света с углами рассеяния светового потока от 10 до 90 градусов. Поэтому конструкция светодиодов и светильников не требует специальных отражателей или рассеивателей.
Компактные установочные размеры наиболее удобны для воплощения в жизнь любых дизайнерских решений.
Простой электромонтаж
А также легкое крепление к любой поверхности существенно облегчают монтаж и ремонт, и соответственно расходы связанные с ними.
Безинерционность
Возможность управления через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения. Управляя интенсивностью и режимом свечения можно достичь фантастического эффекта «живого света».
Замена существующих источников света
Светотехнические и электрические параметры модулей позволяют легко заменить любые ранее установленные источники света и значительно сократить расходы на эксплуатацию и обслуживание.
Экологическая и пожарная безопасность
Не содержат вредных веществ, побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения и почти не нагреваются.
Светодиодные светильники - это новое поколение источников освещения, которое отличается рядом особенностей.
Во-первых, обратим внимание, когда светодиодные источники света эффективно применять:
1. Строительство новых объектов.
При строительстве новых объектов, где самым затратным элементом является строительство и установка трансформаторных подстанций. При использовании традиционных источников света, таких как лампы ДРЛ, ДНАТ, МГЛ — на один километр в среднем устанавливается до 33 опор освещения, для электропитания которых требуется один трансформатор. При установке светодиодных светильников, которые потребляют в 4 раза меньше электроинергии — экономия на трансформаторах также составляет 4 раза. С учетом стоимости трансформаторов от 3 до 5 миллионов рублей, экономия ощутима уже в момент строительства. Также необходимого учитывать, что для светодиодных светильников и фонарей требуется кабель меньшего сечения.
2. Существуют изношенные сети.
Во многих сетях в виду их изношенности вместо 220 В часто идет только 160 В. Таким образом, если на улице установлены старые источники света, то в цепочки из 20–30 светильников при напряжении 160 В будет работать только первый светильник, а на остальные уже не хватит мощности.
3. Ограничение электромощностей.
На многих объектах есть нехватка электромощностей. Проблема может решаться по разному: во–первых, можно подключить дополнительные мощности (но во многих случаях это или очень дорого, или просто нет технических возможностей), во–вторых, можно начать оптимизировать электропотребление (ведь электросети часто устанавливают лимит по потреблению, превышение которого грозит многократным увеличение тарифа). По нашей практике в среднем на объекте до 30% расхода электроэнергии тратится на освещение. Использование светодиодных ламп и светильников позволяет уменьшить указанный расход до 5–7%.
4. Наличие вибрации.
Многие объекты подвержены вибрации (бурильные установки, краны, эстакады, насосные станции и т.д.), что приводит к быстрому выходу из строя традиционных ламп накаливания, люминесцентных и ртутных, и требуется частая их замена (иногда связанная с существенными технологическими сложностями и финансовыми затратами: выключение оборудования, перекрытие автодороги и т.д.). Светодиодные лампы, прожекторы, фонари и светильники полностью виброустойчивы.
5. Высота крепления источников света более 3,5 метров.
Разные коммерческие и общественные здания и строения предполагают наличие высоких потолков от 4 метров, что требует использование специального оборудования для замены перегоревших ламп. На многих предприятиях, где существуют жесткие требования к освещенности (атомная, военная промышленность), правила безопасности труда, правила пожарной безопасности и другие регламентирующие нормативы — освещение должно работать всегда. Поэтому для главного инженера или энергетика постоянной проблемой является замена ламп, которые вышли из строя, в некоторых случаях отдельная бригада постоянно только и занимается этим вопросом.
6. Вредный эффект для глаз.
Многие знают, что мерцающий свет не полезен для глаз. Во многих офисах вы могли видеть, как старые люминесцентные ламы неприятно мерцают (мигают), мешая работе и увеличивая утомляемость сотрудников. Светодиодные лампы нейтральны для глаз и не подвержены мерцанию. Коэффициент пульсации светового потока светодиодных светильников OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» составляет менее 5%
Коэффициент пульсации различных источников света
Зачастую производители светодиодных светильников экономят на элементах блока питания с целью снижения себестоимости продукции. В результате на светодиодный кристалл подается плохо стабилизированное напряжение. Светодиодный кристалл, в свою очередь, преобразует подаваемое на него питание в световой поток, отражая на последнем все искажения питающего напряжения, что впоследствии приводит к выходу светодиода из строя при возникновении скачков напряжения. При использовании некачественных блоков питания светодиодов светильника возникают пульсации светового потока, значение коэффициента пульсации которых достигает 30% и более. Особенно сильно это заметно на дешевых светодиодных светильниках. И только при использовании качественных элементов и грамотной схемы блока питания, с хорошим сглаживанием пульсаций выпрямленного напряжения, достигается низкий коэффициент пульсации светового потока. Коэффициент пульсации светового потока светильников OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» менее 5%.
При выборе светодиодных светильников необходимо уделять серьезное внимание коэффициенту пульсации рассматриваемого образца, иначе неграмотный выбор может сильно повлиять на повышенную утомляемость, а в случае применения на производстве привести к серьёзным травмам.
| Коэффициент пульсации различных источников света | |
| Лампа накаливания, галогенная лампа | 5% |
| Люминесцентные лампы с ПРА | до 15% |
| Люминесцентные лампы с ЭПРА класса A1 | 5% |
| Индукционные лампы | 1-5% |
| Низкокачественные дешевые светодиодные светильники | до 30% |
| Качественные маломощные светодиодные светильники (до 10 Вт) | менее 1% |
| Качественные мощные светодиодные светильники (более 10 Вт) | менее 5% |
7. Вопросы утилизации и экологической безопасности.
Все люминесцентные лампы содержат ртуть, которая может причинить вред здоровью человека, если лампа разбилась или нарушилась герметичность, и требует специальной утилизации. В отличии от люминесцентных ламп — светодиодные лампы полностью безвредны для здоровья людей и не требуют специальной утилизации, являясь экологически безвредным изделием.
Во-вторых, обратим внимание, на какие характеристики стоит обратить внимание при выборе светодиодных светильников и ламп.
Сегодня на рынке представлены многочисленные производители взрывозащищенной светодиодной продукции. Можно выделить 6 основных групп:
1. Продавцы азиатских производителей (в основном китайского производства).
2. Продавцы псевдоевропейскиx светильников (полностью изготовленных в Китае).
3. Продавцы светильников производства США или Германии.
4. Псевдороссийские производители (различные торговые дома, полностью изготовленные в Китае).
5. Немногочисленные российские производители.
При таком разнообразии не трудно убедится, что на заказчиков, которые интересуются тематикой внедрения светодиодных изделий идет огромный поток различной информации.
Итак, при выборе светодиодного светильника необходимо обратить внимание на следующие пункты:
1. Производитель и характеристики светодиодов:
На мировом рынке представлены различные известные компании, Osram, Philips, "Cree LED" и более тысячи китайских производителей светодиодов. Известность производителя может говорить о том, что заявленные характеристики скорей всего будут соблюдены. По нашей практике наибольшие нарекания вызывают несоответствие основных характеристик светодиодов (визуальная яркость, угол, цветовая температура, потребляемая мощность, деградация) от заявленных показателей.
2. Характеристики блоков питания:
Рекомендуются внимательно изучить заявленные характеристики блоков питания по температурным режимам (особенно, что касается отрицательных температур) и перепадам напряжения.
3. Конструктивное исполнение.
При выборе светильников помимо технических составляющих, конечно же, необходимо учитывать и конструктивные решения, применяемые при их производстве. Здесь особое внимание надо уделить вопросам пыле и влагозащиты, теплопередачи. Неудачная конструкция охлаждения светодиодов может приводить к плохому коэффициенту теплопроводимости, что приведет к перегреву плат со светодиодами и их последующей деградации.
4. Надежность.
Несмотря на все заверения компаний, которые продают светодиодные светильники, прожектора и лампы, о сроке службы изделий более 10 лет, возможны ситуации при жестких условиях эксплуатации изделия не проработают даже 20% от заявленного срока службы, так как не проходили испытания на надежность.
5. Наличие светотехнических файлов.
У всех серьезных производителей есть светотехнические файлы с замеренными характеристиками, чаще всего в широко распространенных программах Dialux, которые позволяют проводить трехмерное проектирование объектов (в том числе улиц, производственных и других помещений истроений) и рассчитывать освещенность на поверхности в соответствии со СНИПами «Искусственное и естественное освещение».
По нашей практике, наиболее часто производители и продавцы злоупотребляют следующими основными светотехническими характеристиками:
1. визуальная яркость светового потока светильника
2. цветовая температура светильника
3. угол раскрытия светового луча
4. освещенность на поверхности
5. потребляемая мощность светильника
Типы источников излучения |
Отношение энергетической яркости на коэффициент относительного спектрального распределения плотности энергетической яркости |
Отношение визуальной яркости к лампе накаливания 100 Вт |
Визуальная яркость |
Визуальный световой поток (к лампе накаливания), лм |
Лампа накаливания 40 Вт |
400 х 0,2855 |
0,27 |
114,2 |
400 |
Лампа накаливания 60 Вт |
780 х 0,2855 |
0,52 |
222,69 |
780 |
Лампа накаливания 100 Вт |
1500 х 0,2855 |
1 |
428,25 |
1500 |
Люминесцентная лампа 40 Вт |
2480 х 0,047 |
0,27 |
116,56 |
408 |
Люминесцентная лампа повышенной яркости 36 Вт |
3350 x 0,0664 |
0,52 |
222,44 |
786 |
Белые светодиоды светильника 10 Вт (1 Втх10 шт) |
660 х 0,4468 |
0,69 |
294,89 |
1033 |
Белые светодиоды светильника 15 Вт (1,5 Втх10 шт) |
705 х 0,4468 |
0,74 |
315 |
1103 |
Белые светодиоды светильника 20 Вт (1 Втх20 шт) |
1320 х 0,4468 |
1,38 |
589,78 |
2066 |
Светодиоды светильника Горэлтех СГМ02-1050С 9Вт |
1050 х 0,7931 |
1,94 |
832,76 |
2918 |
*ГОСТ Р 8.665-2009 п.10.3: Для люксметров и яркомеров специального назначения (измерения освещенности и яркости, создаваемой цветными сигнальными огнями, светоиндикаторными табло на светодиодах, люминесцирующими экранами, экранами дисплеев, кинескопов, телевизоров) погрешность отклонения относительной спектральной чувствительности от относительной спектральной световой эффективности определяют с учетом спектрального распределения конкретных источников излучения.
Многие производители светодиодов заявляют срок службы до 100000 часов непрерывной работы. Тем не менее, эта цифра вводит в заблуждение, и во многом зависит от качества продукции, от условий ее использования, а также от критериев оценки надежности светодиодов.
Даже при использовании высококачественных компонентов, уменьшение светового потока неизбежно — это связанно с множеством факторов, таких как условиями отвода тепла, температуры окружающей среды и вентиляции, влажности и других параметров. Условия эксплуатации, такие как величина и нестабильность тока могут также существенно сократить срок службы. В настоящий момент не существует никаких стандартов, определяющих срок службы и критерии надежности для светодиодов, хотя и существуют предложения авторитетных организаций считать сроком службы время, в течении которого световой поток деградирует до некоторого значения (30%) от начальной величины. Некоторые компании предпочли разработать собственные методы прогнозирования срока службы и надежности на основе данных, полученных от потребителей, но ограниченный объем продукции большинства поставщиков препятствует реализации этого подхода.
Хотя в большинстве случаев характеристики светодиодов ухудшаются постепенно, также наблюдались внезапные отказы из-за роста дислокаций с периферии активной области, разрушения p-n-перехода, роста дислокаций с окисленн.
ого торца или промежуточной области, разделяющей торец и диэлектрическое покрытие, и катастрофического оптического повреждения. Во-вторых, потребители, работающие со светодиодами, давно поняли, что их надежность, в особенности в части скорости деградации, часто зависит от поставщика компонентов. Знание этих двух жестких ограничений требует выработки тестов на долговечность на основе фундаментального понимания механизмов отказа.
Потребители, работающие со светодиодами, обычно определяют уровень выходной мощности, при котором вся система выйдет из строя, и затем используют физические модели для прогнозирования времени наработки на отказ. Четкое определение отказа является наиболее критическим местом, и большинство производителей и потребителей имеют собственное мнение о том, когда оптоэлектронный прибор можно считать вышедшим из строя. Один из методов определения отказа заключается в том, чтобы зафиксировать ток и следить за выходной мощностью прибора, считая прибор неработоспособным при падении выходной мощности ниже определенного уровня (обычно от 20% до 50 %) от исходной величины.
Другой метод основан на контроле падения выходной мощности прибора и его компенсации путем увеличения управляющего тока. Когда управляющий ток достигает определенной относительной величины (30%) прибор считается вышедшим из строя. Некоторые механизмы отказа и дефекты также могут инициировать выход из строя светодиодов. Специалисты по надежности не должны фокусироваться исключительно на влиянии температуры и плотности тока, потому что такой подход может привести к неверному отбору продуктов.
Излучение света в светодиоде происходит в результате рекомбинации инжектированных носителей в активной области. Зарождение и рост дислокаций, также как преципитация узловых атомов, приводит к деградации внутренней части этой области. Эти процессы могут осуществиться только при наличии дефекта кристаллической структуры; высокая плотность инжектированного тока, разогрев из-за инжектированного тока и тока утечки, а также испускаемый свет ускоряют развитие дефекта. Выбор материала также имеет значение, так как система AlGaAs/GaAs гораздо более чувствительна к этому механизму отказа, чем система InGaAs (P)/InP. Система InGaN/GaN (для голубого и зеленого излучения) нечувствительна к дефектам, подобным описанным выше. В активных областях этих диодов могут встречаться простые p-n-переходы, встроенные гетероструктуры и множественные квантовые ямы.
На границах раздела таких структур неизбежны изменения химического состава или даже параметров решетки. При высоком уровне инжекции химические компоненты могут мигрировать путем электромиграции в другие области. Структурные изменения порождают кристаллические дефекты наподобие дислокаций и точечных дефектов, которые ведут себя как неизлучающие центры, препятствующие естественной излучающей рекомбинации и в результате генерирующие дополнительное тепло внутри активного слоя.
Деградация электродов в светодиодах в основном имеет место на электроде р-области (обычно прибор состоит из подложки n-типа, и электрод р-области формируется вблизи активной области прибора). Основная причина деградации электрода заключается в диффузии металла во внутреннюю область (так называемая периферийная диффузия) полупроводника. Диффузия усиливается с увеличением инжектированного тока и температуры. К сожалению, выбрать подходящий материал для омического контакта к р-области систем InGaN/GaN довольно сложно из-за большой ширины запрещенной зоны GaN р-типа.
Из-за того, что электрод должен обладать меньшим коэффициентом взаимной диффузии составляющих, инженеры иногда применяют барьерный слой для подавления эффектов электромиграции. Проблемы с токовым насыщением в мощных светодиодах более серьезны. Для решения этих проблем инженерам нужно оптимизировать конструкцию электрода и вертикальную составляющую электрического тока. Электроды из некоторых материалов, таких как прозрачный проводящий оксид индия-олова (ITO), или отражающих металлов (серебро) подвержены таким проблемам как электромиграция и термическая нестабильность.
Деградация рабочей кромки является серьезной проблемой для светодиодов на AlGaAs/GaAs, излучающих видимый свет, но нехарактерна для светодиодов на InGaAsP. Окисление путем фотохимических реакций приводит к увеличенным значениям порогового тока и, соответственно, уменьшению времени жизни светодиода. Другим типом отказа рабочей кромки является так называемый катастрофический оптический дефект (КОД) — когда величина световой энергии превосходит определенный уровень и рабочая кромка начинает плавиться. Отказ оптоэлектронных приборов, в обычных условиях устойчивых к деградации рабочей кромки, может быть инициирован повреждениями при обработке, посторонними загрязнения и дефектами материала.
Термическая деградацияКоличество тепла, выделяющееся при работе светодиодов, требует их монтажа на радиатор или теплопоглощающую подложку, часто с помощью припоя. Если каверны в припое создают условия для недостаточного отвода тепла, возникающие горячие точки приводят тепловой деградации и отказу. Тепловая деградация из-за каверн в припое часто доминирует в светодиодах в первые 10000 часов работы. Образование каверн в припое может происходить из-за нарушения условий обработки или диффузии металла на границе раздела (каверны по Киркендаллу). Также образование каверн может происходить из-за электромиграции.
Когда в металле протекает достаточно большой ток, вакансии и ионы металлов мигрируют к противоположным полюсам, приводя к образованию каверн (вакансии), кристаллов, бугорков и вискеров. Рост вискеров, который может начаться под действием внутренних напряжений, температуры, влажности и особенностей материала, обычно происходит на границе между припоем и радиатором и может привести к короткому замыканию.
Полупроводники чувствительны к дефектам, вызванным электростатическим разрядом (ЭСР). Видами отказа из-за ЭСР могут быть внезапный отказ, параметрические сдвиги или внутреннее повреждение, приводящее к деградации в процессе последующей эксплуатации. Согласно существующим нормативам, чувствительность светодиодов к ЭСР должна быть больше 100 В при тестировании на модели человеческого тела. Пробой из-за перегрузки и ЭСР являются существенной проблемой для светодиодов. Иногда разработчики используют диод Зинера или барьер Шотки для достижения определенного класса по ЭСР. Большинство коммерческих InGaN/GaN светодиодов формируется на сапфировых подложках, не имеющих электрической проводимости. Это приводит к появлению остаточного электрического заряда в приборе, что делает его более чувствительным к повреждениям, вызванным электростатическим разрядом и перегрузкой.
Разница в коэффициенте термического расширения у соединенных частей и припоя приводит к появлению механических напряжений на этапе изготовления, связанного с термоциклированием, которые могут вызывать расслоение в соединенных частях. Когда мощный прибор подвергается циклической нагрузке, поведение приборов, изготовленных, например, с использованием твердого припоя и мягкого припоя, может различаться. Термическая усталость обычно наблюдается в приборах, изготовленных с использованием мягкого припоя, в то время как приборы, изготовленные с использованием твердого припоя, стабильны при циклической термической нагрузке. Иногда несоответствующий припой и технологический контроль может привести к короткому замыканию в приборе. Благодаря относительно высокой смачиваемости, припой на основе олова может перелиться через край контактной площадки и сформировать закоротку. Отказы, связанные со сборкой в корпус, могут вызываться герметиком, электродными выводами и фосфором.
Термические напряжения в герметике являются наиболее частой причиной отказа в светодиодах. Если вследствие электрической перегрузки или высокой внешней температуры температура корпуса достигает температуры перехода стеклянного наполнителя герметика (Tg), смола начинает быстро расширяться. Разница в коэффициенте термического расширения внутренних компонентов светодиода может привести к механическому повреждению. При очень низких температурах может произойти растрескивание эпоксидной композиции, из которой изготовлены линзы. Высокая температура, вызванная внутренним нагревом и неизлучающей рекомбинацией, и достигающая 150°С, приводит к пожелтению эпоксидной композиции, что в результате меняет выходную оптическую мощность или цвет излучаемого света. Если индекс преломления герметика не соответствует индексу преломления полупроводникового материала, индуцированный свет остается в полупроводнике, в результате чего возникает дополнительный источник тепла. В результате перегрева эпоксидной композиции может происходить разрыв или отделение электродного вывода и снижение прочности соединения кристалла с подложкой. Эти проблемы в свою очередь могут привести к отслоению кристалла и эпоксидной композиции.
Механические напряжения, вызванные свинцовыми проводниками являются еще одной причиной, в результате которой в приборе может появиться обрыв. Несоблюдение требований к давлению, положению и направлению в процессе пайки выводов может привести к появлению механических напряжений при нормальной рабочей температуре и изгибанию выводов в опасной близости от кристалла светодиода. Большинство белых светодиодов используют желтый или красный/зеленый люминофор, которые подвержены термической деградации. Когда разработчики смешивают два или более различных люминофора, составляющие должны иметь сравнимое время жизни и характер деградации для обеспечения насыщенности цвета. Цветовая температура и чистота цвета люминофора также деградируют со временем.
Продукция фирмы "Cree LED" |
На первый взгляд, японская фирма "Cree LED" не выделяется на фоне крупных производителей оптоэлектронных компонентов. Она выпускает небольшой перечень продукции: сверхъяркие светодиоды для обычного и поверхностного монтажа, лазерные диоды фиолетового излучения и, наконец, очень интересные фотолюминесцентные материалы (порошки), обеспечивающие фосфоресценцию. Но это только на первый взгляд. Если же познакомиться с этой фирмой ближе, можно узнать много интересного.
Доля продукции "Cree LED" на мировом рынке люминофоров составляет около 80 %. Главное направление деятельности компании - продукты химии. Ведущим специалистом подразделения, занимающегося разработкой светодиодов, являлся один из родоначальников технологии их производства С. Накамура. Именно благодаря его 25-летним исследованиям и были созданы сверхъяркие светодиоды на основе соединений 
индия и галлия.
Мы рассмотрим подробно лишь часть номенклатуры продукции фирмы "Cree LED" – солнечно белые сверхъяркие светодиодоы. Хотя она выпускает также и светодиодные матрицы со схемой управления (монохромные и полихромные), светящиеся поля, используемые для подсветки ЖК-модулей и т. д. Массовое применение в качестве маломощных источников света сверхъярких светодиодов возможно в автомобильной промышленности, армии, спецслужбах, а также в быту.
При использовании светодиодных кластеров в светофорах резко снижается их энергопотребление (35 Вт против 100:150 Вт для обычных светофоров с лампами накаливания) и столь же резко повышается надежность и срок службы. "Cree LED" выпускает лазерные диоды одного типа. Такой диод генерирует лазерный луч фиолетового цвета с длиной волны 405 нм. Выходная оптическая мощность составляет 5 мВт (максимальная мощность непрерывного излучения - 8 мВт, импульсная - более 10 мВт). Рабочий ток составляет 50 мА, рабочее напряжение - 4,5 В. Наконец, стоит сказать о люминесцентных материалах "Cree LED", выпускаемых под торговой маркой ULTRA GLOW. Они производятся в виде порошка. После облучения слоя такого порошка любым источником света (солнечный свет, люминесцентные лампы, ультрафиолетовые лампы и т. д.) он обеспечивает длительное послесвечение без дополнительной подсветки.
Применение таких материалов может быть самым разнообразным: покрытие специальных предупреждающих знаков, дорожная разметка, рекламные щиты, покрытие циферблатов часов и т. д. Материалы отличает высокая стабильность и устойчивость к воздействию тепла, атмосферных осадков и химических продуктов, а также длительный срок службы.
Фирма "Cree LED" продолжает свои исследования в борьбе за новые технические решения в производстве источников света и повышение светоотдачи и эффективности выпускаемых продуктов.
Методы освещения и нормы освещённости для складов. Устройство освещения складов должно обеспечивать нормы освещенности и показатели качества освещения, бесперебойность действия освещения, удобство обслуживания и управления. На складах применяют два вида освещения: естественное и искусственное. Естественное освещение осуществляется через специальные проемы - световые фонари в наружных стенах. Искусственное освещение создается с помощью осветительных приборов. Для освещения склада часто применяется смешанное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. В безфонарных и безоконных складских помещениях используется только искусственное освещение.
Согласно нормам освещения СНиП 23.05-95, склады оборудуют рабочим, аварийным и охранным освещением, причем устройство дежурного освещения в складских помещениях не допускается. Электроосвещение складов выполняют в соответствии с требованиями ПУЭ – Правилами устройства электроустановок, СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное освещение», ГОСТ 50571.8–94 «Электроустановки зданий. Требования по обеспечению безопасности», НПБ 249-97 «Светильники. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний».
Нормативная документация и техническая документация в формате PDF...>>
Рабочее освещение должно обеспечить нормы освещенности в помещениях и в местах производства работ вне зданий. В складских зданиях применяется общее освещение; в этом случае светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению хранимых товаров, (общее локализованное освещение) - при стеллажном хранении. Для питания светильников общего освещения согласно ПУЭ используется напряжение переменного тока не выше 220 В. При общем освещении светильники устанавливают непосредственно на поверхности потолка или подвешивают к нему, на фермах, стенах и колоннах.
Рабочее освещение обязательно для всех складских помещений независимо от устройства других видов освещения. Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и разными режимами работы, необходимо, чтобы и управление освещением таких зон было выполнено раздельным.
Аварийное освещение подразделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предназначено для создания осветительных условий, необходимых для продолжения работы персонала в помещениях и на местах производства открытых работ при отключении рабочего освещения. По рекомендациям, освещение безопасности должно создавать минимальную освещенность на рабочих местах не менее 5% нормируемой рабочей освещенности, но не меньше 2 лк внутри помещений и не меньше 1 лк для территорий предприятий.
Эвакуационное освещение предназначено для создания необходимых осветительных условий для эвакуации людей из помещений или мест производства наружных работ при аварийном отключении рабочего освещения. Эвакуационное освещение, согласно требованиям СНиП 23.05-95 переключаемое на источник, не используемый при нормальном режиме для питания рабочего освещения, является обязательным для помещений без естественного освещения и должно обеспечивать минимальную освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц 0,5 лк – в помещениях и 0,2 лк – на открытых территориях.
Для рабочего освещения, освещения безопасности и эвакуационного освещения не допускается применение общих групповых щитков, а также установка аппаратов управления рабочим освещением, освещением безопасности и эвакуационным освещением в общих шкафах.
Светильники аварийного освещения могут быть включены одновременно с основными светильниками нормального освещения. Устанавливать их рекомендуется по возможности в удалении от оконных проемов. Для аварийного освещения в складах используются только лампы накаливания.
Нормы освещенности для складов устанавливаются в соответствии со СНиП 23.05-95:
для закрытых складов при напольном хранении (разряд зрительной работы VШб) минимальный уровень освещенности 75 лк с газоразрядными лампами, 50 лк – с лампами накаливания (по СНиП 11-4-79 этот показатель был ниже – 50 и 30 лк соответственно);
для стеллажного хранения (разряд зрительной работы VI-1) – 200 лк с газоразрядными лампами, 100 лк – с лампами накаливания.
Минимальный уровень освещенности при производстве грубых работ (по рекомендациям РАМН в соответствии с требованиями СНиП 23.05-95) при общем освещении составляет 200 лк с газоразрядными лампами и 100 лк с лампами накаливания. Этот показатель может быть использован для нормирования уровня освещенности при проведении погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских (ПРТС) работ на складах.
Для освещения складских помещений, как правило, применяют разрядные лампы высокого давления. Для аварийного освещения следует использовать только лампы накаливания. В отапливаемых складских помещениях с нормальными условиями среды допускается применение люминесцентных ламп, но при этом необходимо соблюдать следующие условия: температура окружающей среды помещения должна быть не ниже +5 °С, напряжение питания осветительных приборов – не менее 90% номинального. Следует также учитывать конструктивные 
возможности здания для крепления светильников люминесцентного освещения, высоту установки, доступ для обслуживания и т. д. Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) могут использоваться для освещения территорий складов, но применение их для аварийного и охранного освещения не допускается. Да и в целом ДРЛ - прошлый век, морально устарели. В настоящее время широко используются светильники на основе светодиодов, которые обладают такими важными качествами как малое энергопотребление, широкий диапазон рабочих температур и колебаний напряжения. Также огромным преимуществом перед традиционными источниками освещения является отсутствие эксплуатационных затрат.
Конструкция светильников должна обеспечивать надежную защиту всех их частей от вредных воздействий окружающей среды, электро-, пожаро- и взрывобезопасность, надежность, долговечность, стабильность светотехнических характеристик. Светильники должны соответствовать требованиям ГОСТ 14254–96 «Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты», ГОСТ 15597–82 «Светильники для производственных зданий. Общие технические условия», ПУЭ и НПБ 249-97. Допустимая степень защиты светильников в зависимости от класса пожаро- и взрывоопасной зоны по ГОСТ 14254–96, ГОСТ 30852.0-2002 (МЭК 60079-0:1998), ГОСТ Р МЭК 60079-0-0211.
Не допускается устройство в штабелях ниш для электросветильников; осветительная сеть должна быть смонтирована так, чтобы светильники не соприкасались со сгораемыми конструкциями зданий и горючими материалами.
Освещение открытых складов
По рекомендациям РАМН уровень освещенности для открытых складов находится в пределах от 20 до 50 лк. Освещение открытых складов выполняют с помощью светильников и прожекторов. Светильники подвешивают к канатам, натянутым над складской площадкой, либо устанавливают на металлических или железобетонных опорах.
При освещении штабельных складов необходимо учитывать, что высота мачт должна быть на 5...6 м больше высоты штабеля. При таком складировании мачты следует размещать по периметру склада, напротив проездов, чтобы уменьшить зоны затенения, создаваемые штабелями.
Склады с разгрузочной галереей можно освещать светильниками, установленными на ограждении крыши галереи, на поворотных кронштейнах с большим (1,5...2 м) вылетом, для того чтобы создать необходимый уровень освещенности по всей площади складирования.
При освещении складов с козловыми и мостовыми кранами используются в основном прожекторы; их следует размещать так, чтобы направление прожектора совпадало с направлением зрения крановщика.
Для складов с мостовыми кранами небольшой ширины (24...30 м) использование мачт нерационально, экономичнее установка прожектора прямого света с лампой накаливания типа ПКН на ограждении тормозных площадок. Для устранения вибрации (от работы крана) необходимо в этом случае применять амортизаторы.
Для освещения хранилищ жидких веществ в емкостях используют в основном прожекторные мачты. При определении угла наклона прожекторов необходимо учитывать высоту освещаемой поверхности, которая может находиться как на уровне земли, так и на уровне верхних установочных площадок емкостей.
Для открытых складов также обязательным является устройство охранного освещения. Охранным называют освещение, позволяющее наблюдать за границами территории. Значение наименьшей освещенности, создаваемой вдоль границ охраняемых в ночное время площадок складов, должно быть 0,5 лк на уровне земли. Для охранного освещения применяют в основном светильники, но можно использовать и прожекторы. При выполнении охранного освещения экономически выгодно использование ограждений для установки светильников и прожекторов, а иногда специальных стоек и опор. Охранное освещение должно питаться от самостоятельных линий согласно требованиям ПУЭ.
В последнее время в России, да и во всем мире, все определеннее берется курс на энергосбережение, на развитие инноваций в этой сфере. Все чаще об этом заявляет Президент страны и его ближайшее окружение. Экономить так или иначе приходится, т.к. рост потребления энергии резко обгоняет ввод новых мощностей в электроэнергетике. Если не исправить эту диспропорцию, то о сколько-нибудь серьезном росте ВВП можно надолго забыть. Ведь электростанции, построенные, в основном, в советские годы, работают на пределе. И уже вскоре речь может зайти о жестоком энергетическом кризисе.
Давно известно: сбережение энергии всегда обходится и экономике, и экологии в разы дешевле, нежели экстенсивный путь — наращивание ее производства, строительство новых электростанций, для которых требуется добывать все больше топлива, строить шахты и т. д.
Важнейшей проблемой энергосбережения является косность экономического мышления. Многим важнее цена покупки сейчас, а не то, что разница в стоимости полностью окупается через 2-3 года и далее получается существенная экономия. И это при том, что в стандартном расчете мы учитываем лишь прямую экономию, а совокупность косвенных показателей, таких как снижение энергодефицита, уменьшение объемов нового строительства, уменьшение потребления кабельно-проводниковой продукции и т. д., дают эффект который реально сокращает 2-3 летний срок как минимум в половину. Возможно, кое-кого пугает именно «вечность» новых светильников, которая якобы может оставить без работы ряд служб, занятых эксплуатацией фонарей. Этот «аргумент» легко парируется: работы хватит всем на многие годы, ведь программа перевооружения улиц на новые светильники может стать масштабной и рассчитанной на годы. К тому же в городах слишком много неосвещенных улиц и переулков, все время появляются новые.
Особенно остро вопрос энергопотребления для освещения стоит при строительстве и вводе в эксплуатацию новых объектов. В целом, для поселения с численностью 100000 человек требуется порядка 9000 светоточек. При замене считающихся энергосберегающими светильников с натриевыми лампами на светодиодные получаем экономию электроэнергии до 3 ГВт в год, а это не только снижение затрат на подключение (плата за выделение мощности), но и возможность использования кабелей меньшего сечения и т. д.
Технология светодиодов дает более чем двукратную экономию электроэнергии и не требует затрат на обслуживание по сравнению с обычными осветительными системами и приборами. Экономичность и энергосбережение при использовании светодиодных светильников для освещения улиц позволит полностью переоснастить улицы городов на новый источник света, близкий к натуральному.
Светодиод (в английском варианте LED – light emitting diodes) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Первый светодиод был изобретен в 1960 г. Он излучал тускло желтый свет, и только в течение нескольких часов. Сегодня светодиоды, отображают мельчайшие оттенки цветов, их яркость можно регулировать в зависимости от освещения и работают в течение до 100 000 часов.
Несколько лет назад, когда был изобретен белый диод, представители крупнейших инженерных компаний заговорили о возможном переходе на диодную технологию при создании любых экранов (даже экранов мобильных телефонов). Министерство энергетики США говорит о снижении на 90% затрат на освещение благодаря диодной технологии. Многие корпорации инвестируют в развитие светодиодных технологий, поэтому стоит ожидать значительного рывка в совершенствовании. Спрос на светодиоды постоянно растет во всем мире.
В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и это можно сделать почти без потерь. Светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у газоразрядной. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.
Известно, что почти все лампы, традиционно используемые в уличных светильниках, дают излучение в радиусе 360°. Эти лампы расходуют 80% энергии на собственный нагрев. Светильники с такими лампами имеют рефлекторы для создания необходимой направленности излучения, где теряется порядка 35% светового потока, за счёт потерь света излучаемого в рефлектор.
Часто встречающееся последнее время техническое перевооружение светильников путём замены ламп ДРЛ на лампы ДНаТ или ДНаЗ при их аналогичной мощности и заявленной высокой экономичности, не приводит к реальной экономии электроэнергии. Так, при включении новой лампы ДНаТ или ДНаЗ освещённость увеличивается, превышая нормативную в 3-5 раз, что ведет к ослеплению водителей и пешеходов.
На практике зафиксировано значительное снижение светового потока ламп ДНаТ, ДНаЗ в процессе их эксплуатации. Снижение светового потока достигает 40-60% от показателей новой лампы. Причем наибольшая скорость спада светового потока наблюдается в первые 100-200 часов эксплуатации лампы, т. е. в течение первого месяца работы. Основываясь на данной особенности работы ламп ДНаТ, ДНаЗ, в различной литературе рекомендуют производить их замену еще до выхода их из строя через 4-6 месяцев (по данным различных источников). Т.е. реальный срок жизни этих ламп определен 4-6 месяцами.
Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью (в 400! раз выше чем у газоразрядных ламп), что улучшает качество освещения объекта.
Сегодня для освещения улиц и дорог наиболее широко используются лампы ДРЛ, ДНаТ, ДНаЗ, обладающие узким спектром излучения, который не обеспечивает приемлемой цветопередачи. Их свет имеет характерную желтую окраску, что является существенным недостатком ламп этого класса.
Многие исследования показали, что белый свет имеет преимущества перед другим освещением:
- улучшает ночное видение на от 40 до 100% относительно освещения другого спектра;
- улучшает цветовое восприятие (цветопередачу), что в свою очередь увеличивает контраст изображения и восприятия глубины пространства.
Практический опыт показал, что по мере старения некоторые натриевые лампы начинают «мигать», т. е. лампа включается, разогревается как обычно, потом вдруг гаснет и через минуту все повторяется. Если своевременно не поменять лампу, а реально это не всегда удается, приходится «любоваться» этим эффектом долгое время.
Указанные неблагоприятные факторы особенно начинают сказываться при минусовых температурах. И лампу, которая летом еще могла бы светить, в наиболее неудобный для проведения ремонтных работ период - зимой, необходимо менять на новую.
Отслужившую лампу необходимо отправить на утилизацию, что требует дополнительных денежных затрат. Утечка ртути или других газов из лампы при ее повреждении приведет к возникновению экологических проблем (негативное влияние на здоровье людей, загрязнение окружающей среды и т.п.). Так, любая ртутная лампа содержит до 100 мг сильнодействующего вещества - паров ртути. Предельно допустимая концентрация этих паров в населенном пункте равняется 0,0003 мг/м2. можно отметить, что эта опасная проблема остается, если возникает бой ламп при транспортировке и эксплуатации.
Напомним, ртуть это самый ядовитый тяжелый металл, она токсична в любой форме. При вдыхании ртутные пары адсорбируются в мозге и почках, а также вызывают разрушение легких и желудочно-кишечного тракта. Даже давние ртутные загрязнения опасны, поскольку ртуть может испаряться годами, нанося непоправимый вред здоровью человека.
Кстати, бытует неверное мнение о том, что современная лампа ДНаТ является экологически чистой, так как в ней используется натрий. В техническом описании подобной лампы, например SON-T Comfort Pro указано, что ее горелка содержит натриево-ртутную амальгаму и ксенон для зажигания разряда.
Светодиодные светильники являются экологически чистыми и не требуют специальных условий по обслуживанию и утилизации. Срок их службы значительно превышает существующие аналоги (срок непрерывной работы светильника не менее 80 тыс. часов, что эквивалентно 25 годам эксплуатации, при 10 часовой работе в день). При чем, это не срок когда светодиод выходит из строя, а примерно в это время снижение его светового потока достигнет 50%.
Имеются и другие экономические выгоды. Так, известно, что в ночное время, для дополнительной экономии электроэнергии, допускается снижение освещённости улиц в два раза (СНиП В.2.5-28-2006). Светодиодные светильники позволяют регулировать освещённость снижением питающего напряжения (традиционные светильники на газоразрядных лампах этого не допускают, при снижении напряжения они выключатся). Наличие переключателя потребляемой мощности на подстанции позволяет, без расширения номенклатуры светильников, получать различные нормы освещённости в соответствии со СНиП В.2.5-28-2006.
Кроме того, при оценке экономии электроэнергии необходимо учитывать потери на проводах линий питания светильников. Потребляемый лампами ДРЛ и ДНаЗ ток составляет 2.1-2.2 А, потребляемый ток аналогичного светодиодного светильника OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» составляет 0.3 А в зависимости от режима работы. Таким образом, рассеиваемая на проводах питания мощность уменьшается в 4-9 раз.
Так же не требуется ввод новых мощностей, т. к. энергопотребление светодиодных светильников меньше, а срок полной окупаемости 70 Вт светильника в среднем составляет 2-3 года.
Экономия электроэнергии до 70% – позволяет перераспределить высвободившуюся энергию в «узкие» места и на другие нужды;
Увеличение освещенности за счет увеличения количества светильников на существующих мощностях и кабельных трассах. Человек 80% информации получает через органы зрения, зрительный комфорт напрямую зависит от степени освещенности. Качественная световая среда - создает зону безопасности и визуального комфорта. Каждому знакома смена чувства тревоги и напряжения на уверенность и чувство защищенности при выходе из неосвещенного переулка на освещенную улицу. Статистика однозначно свидетельствует, что в районах с хорошим уровнем освещенности число преступлений в темное время суток значительно ниже, чем в районах с уровнем освещенности ниже норм и тем более, где освещение вообще отсутствует;
Уменьшение сечения кабеля или мощностная разгрузка существующего; На данный момент значительная часть электрических сетей обветшала, и уменьшение нагрузки существенно увеличит их срок службы;
Отсутствие затрат на обслуживание и срок службы 25 лет – позволяет первые 5 лет экономить, а следующие 20 – получать реальную прибыль;
Экологическая безопасность – позволяет исключить затраты на специальную утилизацию и сохранить окружающую среду;
Безопасность движения и сохранение жизней – обеспечивается лучшей видимостью и восприятием глубины пространства за счет бoльшей контрастности (в 400 раз), отсутствие слепящего эффекта за счет, специально сформированного угла светового потока;
Сохранение электросетей – за счет низких питающих токов (0,3 А) и отсутствия пусковых;
Стабильное освещение в зимний период – обеспечивается отсутствием проблем с включением, характерными для всех газоразрядных ламп.
