?????????, ???? ????????...

Журнал "Магазин свет"

Регистрация Забыли пароль? Вход

Семинар: LED-технологии и системы управления ими

Семинар о системах управления современными LED-технологиями прошел в рамках Московского международного форума «Светодиоды в светотехнике» 12 ноября 2009 года и был представлен двумя докладчиками: кандидатом технических наук Денисом Макаренко и представителем немецкой компании Insta в России Симоном Осиповым.

В последние годы светодиоды пользуются повышенным интересом у специалистов и потребителей, поэтому на крупнейшей светотехнической выставке «Интерсвет 2009», которая проходила с 10 по 13 ноября в Москве, работал Московский международный форум «Светодиоды в светотехнике». Темы его семинаров затрагивали самые актуальные вопросы, и один из них — «Теория современных LED технологий и систем управления», был представлен двумя докладчиками: кандидатом технических наук Денисом Макаренко и представителем немецкой компании Insta в России Симоном Осиповым.

Симон Осипов на семинаре о системах управления освещением

Денис Макаренко озвучил вступительное слово и для начала предложил разобраться в понятии «светодиод».

Особенности светодиодных технологий

Денис Макаренко: Здравствуйте! Прежде чем перейти к основной теме нашего семинара, стоит подробнее поговорить о том, что такое светодиоды. Впервые светодиоды — полупроводниковые приборы, излучающие свет при прохождении через них электрического тока, появились в 60-е годы 20 века. Изначально они задумывались как индикаторные источники света, но сейчас сфера их применения более широкая, рынок их продукции увеличивается, а доля в общем освещении растет. Все это происходит благодаря их преимуществам, из которых, однако, следуют и некоторые особенности использования светодиодов. Их высокая световая отдача (90-100 лм/Вт), малая инерционность (мгновенное включение и выключение, при котором легко изменять яркость свечения), безопасность (они не требуют высокого напряжения) — это известные и несомненные «плюсы». А вот с длительным сроком службы дела обстоят несколько иначе. 100 тысяч часов или 17 лет непрерывной работы — на первый взгляд, это звучит очень убедительно, но возникают некоторые проблемы: будет ли аппаратура, в которую встроены светодиоды, работать также долго? И что делать, если другие важные детали имеют меньший срок службы? Менять их, оставляя светодиод, может быть гораздо дороже, чем купить новый прибор. Другой аспект — зависимость между пропускающим током и сроком службы, предполагает контроль тепловыделения светодиодов, так как при увеличении тока повышаются и световые характеристики, но сокращается срок службы. Нечувствительность к очень низким температурам выглядит как явное преимущество, но электронные компоненты в любом случае не работают при температуре ниже -30º C. Тоже касается и ядовитых составляющих: действительно, в самих светодиодах они отсутствуют, поэтому и не требуется специальная утилизация. Однако процесс производства менее экологичен, чем сами светодиоды. И последняя, важная для потребителей особенность — достаточно высокая стоимость светодиодов, которая часто и бывает единственным аргументом против остальных «плюсов».

Из этих характеристик светодиодов следуют области их применения: в первую очередь это индикаторы, в которых они используются уже не первый десяток лет, во-вторых, это сфера уличного, бытового, архитектурного и промышленного освещения, куда сейчас начинают активно внедрять мощные светодиоды, и предполагается, что это — технологии будущего. Одним из примеров могут служить светофоры, которые во многих крупных городах мира были заменены на светодиодные. Также светодиоды используются в уличных билбордах, бегущих строках, USB-устройствах и других гаджетах. Достаточно молодой областью является подсветка ЖК-экранов.

После появления RGB-технологии и белого цвета светодиодов они стали активно применяться в декоративном освещении и светодизайне. RGB (от англ. red, green, blue – «красный», «зеленый», «синий») — это аддитивная световая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. Существует несколько вариантов получения белого цвета в светодиоде. Первый заключается в смешивание цветов по RGB-технологии: на одной матрице размещаются красные, зеленые и синие светодиоды, а их излучение смешивается при помощи оптической системы (например, линзы) и в результате чего дает белый цвет. Второй способ — покрытие поверхности светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, тремя люминофорами (опять-таки цветов RGB). Третий же основан на нанесении желто-зеленого или зелено-красного люминофора на синий светодиод: благодаря такому смешению излучений образуется белый цвет.

Быстрый темп развития светодиодов демонстрирует не только перспективы этой отрасли, но и ставит новые задачи: повышение светоотдачи, увеличение срока службы при неизменности световых параметров, оптимизация стоимости, внедрение эффективных систем охлаждения, создание нормативов и стандартов по терминологии, разработка методов расчета и измерения световых характеристик.

Весь этот вводный курс был нужен для того, чтобы понять сам принцип, на котором основана работа светодиодов, и разъяснив эти моменты, можно переходить к системам управления динамическим освещением, о которых расскажет Симон Осипов.

Системы управления динамическим освещением

Симон Осипов: Здравствуйте! Итак, вопрос о системах управления освещением стал актуальным именно тогда, когда его начали повсеместно использовать в декоративных целях. Сегодня динамическая подсветка — это один из элементов дизайна, однако при ее создании большинство сталкивается с множеством проблем, связанных с ее контролированием.

Каждая такая система имеет одинаковую схему работы, основанную на связи контрольной панели (выключателя, компьютера) с электронными компонентами (контроллерами, усилителями, свечами, терминаторами) и последних с самим оборудованием (световым, аудио или видео). И каждая из систем имеет свои особенности работы и свои недостатки.
Протокол DMX-512 (англ. Digital Multiplex) был разработан в 1986 году в США на основе стандартного промышленного интерфейса RS-485, который использовался для компьютерного управления автоматизированными станками. Второй интерфейс — DALI (от англ. Digital Addressable Lighting Interface) создали, учитывая особенности работы с балластами, диммерами и другим светотехническим оборудованием, то есть специально для управления освещением. Он обладает рядом преимуществ: например, является открытым протоколом, доступным для всех производителей, не имеет центрального контроллера, оснащен энергонезависимой памятью, сохраняющей все его настройки. По сравнению с DMX-512 он также имеет большее количество допустимых устройств для подключения (64 против 32).

«Новая система управления динамическим светодиодным освещением Univers, разработанная компанией Insta, уникальна по многим свойствам, одно из которых — легкость эксплуатации. Любой человек даже без наличия опыта может создавать и изменять сценарии.»

Но работа с обоими интерфейсами затрудняется их некоторыми существенными недостатками: DMX предусматривает адресацию каждого элемента вручную, и у DMX, и у DALI отсутствует обратный сигнал, то есть невозможно получить информацию о состоянии прибора, при том, что многие параметры, например, температура, важны для его правильной работы. Также в протоколах нет функции цветового выравнивания между светильниками, то есть если один из них перегорит раньше другого, то новый будет иметь несколько иное свечение, что заметно для человеческого глаза. При этом модернизация светильников потребует дорогостоящего перепрограммирования системы, так как из-за сложного устройства только специалисты могут изменять сценарии. Все эти проблемы подводят нас к новым требованиям, предъявляемым к системам управления светодиодным освещением: они должны являться единым мультимедийным центром, то есть с их помощью хочется управлять не только осветительными, но и видео- и аудиоустановками; удобный монтаж и инсталляция новых приборов, а также легкость изменения световых сценариев любыми пользователями — одна из главных задач наравне с совместимостью с другими системами управления и простым контролем больших потоков информации, так как RGB системы часто задействуют до 100 тысяч каналов.

Учитывая все эти требования, компания Insta разработала новую систему управления Univers, которая не только отвечает большинству из них, но и имеет перспективы развития. Ее свойства дают большие возможности для легкого управления динамическим светодиодным освещением: во-первых, автоматический ввод в эксплуатацию возможен любым человеком даже без наличия опыта — программа сама дает каждому объекту IP-адрес (хотя, конечно, ручная настройка также предусмотрена), после чего можно сразу приступать к созданию сценариев. Во-вторых, ясный обзор светильников и несложная привязка сенсорики к сценарию обеспечивает простое и понятное даже непрофессионалу управление — легко задается, какая кнопка что должна делать. Поэтому последующее изменение сценариев также элементарно — и это расширяет границы экспериментов со светом. В-третьих, Univers осуществляет двунаправленную связь, с помощью которой можно следить за состоянием светильников, и делает возможным автоматическое считывание электрической структуры, автоматическое выравнивание уровня свечения, контроль температурного режима, что предотвращает перегрев светильников в жару.

Продукция компании Insta для создания светодиодной динамической подсветки

При последующей эксплуатации системы компьютер уже не нужен, она работает автономно. Если же подключить ее к интернету через специальный шлюз, то изменять сценарии, контролировать работу, обновлять программы и драйвера оборудования можно удаленно, из любой точки мира, что удобно и для производителей, и для владельцев.

«Благодаря Univers стала доступна синхронизация оборудования на удаленных объектах расстоянием до 40 км, а скорость передачи сигнала Univers в два раза больше, чем у системы DMX: 500 кбит/с.»

Благодаря Univers стала доступна синхронизация оборудования на удаленных объектах (расстояние до 40 км) при помощи сетевых (LAN) соединений по оптоволокну. Скорость передачи сигнала Univers в два раза больше, чем у системы DMX: 500 кбит/с.

Univers состоит из нескольких уровней: первый, Aktorik — это сами подключенные устройства, второй — контроллеры, третий — сетевые соединения и четвертый — ввод в эксплуатацию при помощи программного обеспечения, которое бесплатно и доступно для скачивания с сайта компании Insta.

Схематическое устройство системы Univers

Программное обеспечение Univers SW (последняя версия 1.3) устанавливается на обычном компьютере с ОС Windows XP, процессором 1 ГГц или быстрее, 1 Гб оперативной памяти, 100 Мб свободного места на жестком диске, видеокартой с объемом памяти 64 Мб и более и совместимой с DirectX 9.0c.

Скриншот программы для управления системой Univers

Вот так выглядит система после автоматического считывания структуры — можно приступать к работе! В будущем же планируется, что система Univers сможет работать совместно с протоколами DMX и DALI, а также будет включать в себя не только управление освещением, но и изображением и музыкой.

Светодизайн проекты на оборудовании Insta GmbH

За годы своей работы компания Insta осуществила множество светодизайнерских проектов наружных объектов и внутренних интерьеров. Известно, что свет не только украшает, но и создает определенную психологическую атмосферу: поднимает настроение, придает уют или визуально расширяет пространство. Освещая различные здания или помещения, мы старались руководствоваться этими факторами, чтобы новый облик объекта положительно влиял на психологическое состояние людей.

Вот, например, подземный переход в немецком городе Крефельд. До того, как наша компания разработала для него проект освещения, он был достаточно темным и небезопасным для прохожих. Теперь же в нем установлены стеклянные блоки с встроенными светодиодными лампами, цвета которых плавно меняются от одного блока к другому, образуя спектр. Это выглядит красиво и оригинально, а яркий свет делает переход безопасным. При этом благодаря светодиодам энергозатраты совсем невелики.

Другой пример наружной подсветки — офисное здание в Бонне, переделанное из бывшего завода. Изначально его отреставрировали, и при помощи стеклянной части оно стало выглядеть современно. Но светодиодное освещение, меняющееся в зависимости от сезона, привлекает к нему заслуженное внимание и удачно вписывает его в общий вид большого города.

А это лифт, ведущий на одну из станций метро Эссена. Других спусков на станцию нет, и пока он не был освещен, его просто не замечали среди домов. Необычная подсветка лифта не только стала украшением улицы, но и направляющим элементом. Кроме того, каждый проходящий мимо может изменить ее цвет, просто нажав на кнопку.

Освещение офиса компании GFKL в Эссене основано именно на психологическом аспекте, и поэтому оно создает комфортную атмосферу. Цвет подсветки холла меняется в зависимости от времени дня, а одна из стен оборудована плоскими светодиодными панелями, на которых демонстрируется подобие солнца — все это придает ощущение естественности и приближает людей к природе, которая часто теряется в огромных городах.

На одной из дискотек в Эссене также установлены плоские светодиодные лампы, образующие собой один экран. Разные световые сценарии синхронизируется с музыкой — это делает дискотеку более динамичной, привлекает внимание танцующих людей и создает дополнительный разогрев.

Каждая ступень лестницы, ведущей в недействующие угольные шахты в Эссене, теперь оборудована светодиодами — их дьявольский оранжевый свет завораживает людей и способствует таинственной атмосфере. Это потрясающее зрелище повышает интерес к шахтам — они стали еще одной достопримечательностью города.

Это лишь немногие примеры светодизайнерских проектов компании Insta, но они великолепно демонстрируют, как можно придать новый облик любому объекту при помощи освещения. А постоянные разработки в этой области с каждым годом упрощают воплощение таких задач.

Обсудить на форуме

Распечатать статью

Подписка

Популярные статьи

Семинар: LED-технологии и системы управления ими