МОДЕРНИЗАЦИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ГОРОДА

Современная осветительная система города представляет собой сложный комплекс, состоящий из световых приборов, проводов и кабелей, пускорегулирующих и управляющих устройств и систем. Экономия электрической энергии без ущерба интересов потребителей может быть достигнута внедрением энергосберегающих технологий и новейших технологических решений в системе освещения, которые опираются на:
- внедрение новейшего светотехнического оборудования, имеющего вы-сокие технико-экономические и эксплутационные характеристики;
- разработку и внедрение специальных режимов работы осветительных установок, позволяющих снизить электропотребление без ущерба для зри-тельного восприятия;
- применение современных средств для определения технического со-стояния светотехнического оборудования с проведением энергоаудита.
Модернизация осветительного комплекса энергосберегающими лампами и светодиодами позволяет сделать качественный скачок в современные технологии света и одновременно сэкономить свыше 70% электроэнергии. Осветительный комплекс можно считать энергоэффективным, если он создает высококачественное освещение и сохраняет свои характеристики на протяжении длительной работы при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.
Проблема внедрения технологий энергосбережения в значительной сте-пени является проблемой массового общественного сознания, поскольку именно на этом уровне формируется готовность населения участвовать в программах и проектах государственной власти.
Исследования специалистов и ученых [1-4] показывают актуальность и необходимость решения проблемы модернизации систем освещения.
Целью настоящей работы является повышение энергоэффективности в осветительном комплексе города. Главными требованиями к новым источникам света являются надежность, большой срок службы, малое потребление электроэнергии и высокая эффективность преобразования энергии в излучение. Этим всем требованиям соответствуют светодиоды, которые сегодня являются основными претендентами на замену как ламп накаливания, так и разрядных.
Анализ литературных источников[1,4,5] показывает, что ежегодный выпуск светодиодов и светодиодных излучающих устройств в промышленноразвитых странах достигает 11 млрд. шт. в год. Ведущими производителями мощных светодиодных источников света являются Cree Lighting, Nichia, Lumileds Lighting, Epistar, Osram, Seoul Semiconductor и Edixeon, использующие кристаллы компании Cree. Очень часто под маркой одной и той же фирмы поставляют светодиоды различных производителей ряда стран, которые не всегда строго выдерживают конструктивные и технологические требования. Как следствие параметры таких светодиодов не всегда соответствуют паспортным данным. Исследуя каждый конкретный светодиод, помимо его технических характеристик необходимо знать из кристалла какого производителя он изготовлен.
Исходя из вышеизложенного, для более качественного использования полупроводниковых источников света и систем освещения на их основе необходимо тщательное изучение параметров существующих светодиодов, а также новых светодиодных разработок различных компаний-производителей. Сегодня среди энергосберегающих технологий значительное развитие получило направление, связанное с созданием мощных полупроводниковых светодиодов и светодиодных световых систем на их основе.
Светодиодный модуль «ACRICHE» является первым в мире полупроводниковым источником света, работающим непосредственно от сети переменного тока без вспомогательных пусковых устройств и создает освещенность, сравнимую с создаваемой НББ20У-60 с лампой накаливания 40 Вт при меньшем на 89 % энергопотреблении [6]. При этом он обеспечивает при 12 часовой работе в сутки годовую экономию 155 кВт*ч электроэнергии. «ACRICHE» выпускаются в двух цветовых вариантах, а именно «теплый» белый (цветовая температура 3000К) и «чистый» белый (цветовая температура 6300К) для использования в общем и специальном освещении [7].
Нами исследовалось влияние изменения величины напряжения питания и коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на световой поток. При изменении напряжения от 198 В до 242 В световой поток «ACRICHE» изменяется в 1,85 раза, при этом мощность светодиодного модуля увеличивается в 2,5 раза.
Экспериментально показано, что при изменении коэффициента искаже-ния синусоидальности кривой напряжения по третьей гармонической составляющей до 30% световой поток уменьшается на 12,5%, а при изменении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения по пятой гармонике на 30% происходит увеличение светового потока на 7,5%, начиная со второй гармонической составляющей по сороковую, при том же изменении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения световой поток существенно не меняется и остается практически постоянным. На рис. 1. приведена полученная зависимость светового потока светодиодов «ACRICHE» от номера гармонической составляющей.
Физические процессы, происходящие в полупроводниковых приборах, существенно зависят от температуры окружающей среды. Вследствие этого, надежность и длительность работы светодиодных излучающих устройств также зависит от температуры окружающей среды.



Рис.1 – Зависимость светового потока светодиодов «ACRICHE» от коэффициента искажения синусоидальности напряжения гармонической составляющей
Анализ фактического состояния осветительных приборов, является серьезным шагом к снижению затрат и стимулирует модернизацию оборудования [8]. Здесь важным является выбор диагностического оборудования. Известными преимуществами обладают системы тепловизионной диагностики, которые обеспечивают контроль теплового состояния оборудования без вывода его из эксплуатации. На рис. 2. показан график зависимости максимальной температуры светодиодного светильника от напряжения. Повышенная температура нагрева является характерным дефектом для большинства тестируемых светодиодов разных производителей, так как вызывает значительное снижение срока службы.




Рис.2 – График зависимости максимальной температуры светодиодного
светильника от напряжения


Одним из важнейших ее аспектов является создание вечерней световой среды города, которая способствует снижению проявлений криминогенного характера, делает жизнь человека комфортнее, а также является видимым проявлением эффективности власти. В последние годы вечерняя световая среда города интенсивно изменяется. Кроме традиционных видов наружного освещения улиц, площадей и садово-парковых зон появляются интенсивно светящиеся рекламы, разнообразные подсветки зданий, мостов, памятников. Освещение при этом играет значительную роль в восприятии эстетического облика города.
Европейский опыт МКО (Международная комиссия по освещению) показывает, что при освещении парков, ландшафтных зон не стоит вопрос о воспроизведении дневного облика объекта. Необходимо учитывать особенности объектов: угловые размеры и форма определяют светораспределение осветительного прибора; колористика объекта определяет выбор спектрального состава источника света. Необходимо исключать прямую блескость. Многоплановые объекты должны иметь разную яркость, причем увеличивающуюся при удалении. Необходимо учитывать вопрос о неблагоприятном влиянии света (дискомфорт) на отдельные объекты окружения - насекомых, растения, животных, на население, находящееся вне зоны использования наружного освещения (например, жителей домов), на непосредственных пользователей такого освещения (велосипедистов, пешеходов), на астрономические наблюдения [4].
Общая идея Концепции заключается в создании в мегаполисе множества светоцветовых пространств, каждое из которых организуется по своему архитектурно-художественному замыслу гармоничным применением средств и приемов освещения. Единство светоцветовой среды достигается формированием системы светоцветовых пространств в структуре города. Создание выразительных светоцветовых образов будничного и праздничного города, формирование в нем безопасной и комфортной световой среды неразрывно связывается с применением новейших, эффективных и экономичных приемов светоцветового дизайна и светотехники.
Из вышесказанного следует, что имеются значительные резервы для повышения энергоэффективностченкои наружного освещения при сохранении необходимых качественных и количественных показателей осветительных установок.
Осветительный комплекс является фрагментом системы электроснабже-ния и обеспечивает электроэнергией источники света и однофазную нагрузку, подключаемую на фазное напряжение. Повышение энергосбережения является одним из главных направлений развития наружного освещения города, поэтому системный подход к оптимизации разных видов наружного освещения должен учитывать все эти факторы.
Составной частью целостной системы планирования инфраструктуры на перспективу может быть Концепция энергосбережения наружного освещения города Белгорода, которая предполагает создание программ и проектов.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что светодиод-ные источники света фирмы «ACRICHE» хорошо подходят для внутреннего освещения жилых и общественных зданий, архитектурно-художественного освещения, объектов ЖКХ, но в настоящее время технических параметров этих источников света недостаточно для замены стандартных ламп высокой интенсивности в наружном освещении. При этом надежность и длительность работы светодиодных излучающих устройств в значительной степени зависит от температуры окружающей среды.
Применение осветительных установок на основе светодиодных излучающих устройств также будет улучшать экологическую безопасность жилой застройки.
Реализация Концепции позволит обеспечить снижение потребления электроэнергии и уменьшение эксплуатационных расходов, что сэкономит значительную часть расходов на наружное освещение, улучшит качество освещения автомагистралей, улиц, внутриквартального освещения и мест отдыха населения города, а также обеспечит снижение уровня аварийности, травматизма и криминальной ситуации в городе.

1. Энергосбережение в освещении. Под ред. проф. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Издательство «Знак», 1999. - 264 с: ил.
2. Коган Л.М. Полупроводниковые светодиоды: современное состояние. – Светотехника, 2015. - №6. - с. 11-15.
3. Щербаков В.Н. Исследование надежности и диагностика светодиодов на основе гетероструктур всех основных цветов // Труды 20 межд. науч.-техн. конф. «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности». - М: МГУПИ. - 2006. - Т. 3. - С. 65-74.
4. Сапрыка А.В. Повышение энергоэффективности осветительных комплексов с учетом качества электрической энергии. - Харьков: ХНАГХ, 2009. - 126 с.
5. Варфоломеев Л.П. Применение достижений электроники в современ-ной светотехнике // Светотехника. - 2007. - №3. - С. 4-11.
6. http://www.atilos.com.ua
7. http://www.planar.spb.ru/download_c.php?load=1&file=products/seoul/files/Seoul_Ax32x1.pdf
8. Сарычев Е.Ю., Шакурский В.К. Структурный метод увеличения точности системы тепловизионного контроля электрооборудования // Труды межд. науч.-техн. конф. «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии». - Тольятти: ТГУ. - 2009. - С.268-272.