Светодиодные ретрофиты — выгодное освещение бизнеса

Светодиодные ретрофиты — выгодное освещение бизнеса Переход на светодиодное освещение может осуществляться разными способами. Один из них, завоевавший большую популярность — использование так называемых ретрофитов: светодиодных ламп, которые могут заменять традиционные источники света. Все просто — вынул старую лампу, установил новую, светодиодную, и переделывать в светильнике ничего не требуется. Ретрофиты используются и при установке нового осветительного оборудования, в том числе для коммерческих применений. О преимуществах данного подхода, а также о том, какие ретрофиты применяются в коммерческом освещении, и пойдет речь в статье.

Для того, чтобы продать товар, нужно его ярко осветить, поэтому в торговом освещении часто используются направленные светильники. В кафе, ресторанах, гостиницах и других общественных местах направленный свет создает ощущение уюта. Поэтому в коммерческом освещении широкое распространение получили галогенные рефлекторные лампы. 

Тем не менее, прогресс в светотехнике не стоит на месте, одновременно с этим растут расходы на электроэнергию. Галогенные лампы, которые могут дать выигрыш по сравнению с лампами накаливания по потребляемой мощности максимум в 2 раза, уже не удовлетворяют современным требованиям. А тут еще государственные регулирующие органы в России не могут разобраться, считать ли галогенные лампы разновидностью ламп накаливания или же отдельным типом источников света, что периодически вызывает у некоторых чиновников желание применить к «галогенкам» те же ограничения, что и к «лампочкам Ильича».

Типы ламп для коммерческого освещения

Рефлекторная галогенная лампа может характеризуется типоразмером и типом цоколя. Типоразмер обозначается несколькими буквами и цифры. Первые одна-две буквы указывают на конструкцию лампы: M, A или PA. Следующая за ними буква R означает, что лампа рефлекторная. Цифры означают номер размера лампы.

Наибольшее распространение в коммерческом освещении получили лампы следующих типоразмеров: MR11, MR16, AR111, PAR16, PAR30, PAR38. Как правило, рефлекторные галогенные лампы называют по типоразмеру. Исключение составляют лампы PAR16, которые обычно называют по типу цоколя — GU10.

Каждому типоразмеру ламп для коммерческого освещения обычно соответствует один тип цоколя. Лампа AR111 может быть как с цоколем G53, так и с цоколем GU10. Но объем выпуска ламп AR111 GU10 ничтожно мал. В основном используется лампа светодиодная G53 AR111. Также крайне редко используются лампы PAR16 с цоколем E14.

Типичные параметры рефлекторных галогенных ламп для коммерческого освещения приведены в таблице. Следует отметить, что выпускаются и лампы с параметрами, отличными от указанных в таблице данных, но они предназначены для специальных применений (например, для подсветки фонтанов).

Типоразмер	MR11	MR16	AR111	PAR16	PAR30	PAR38
Цоколь	G4.0	G5.3	G53	GU10	E27	E27
Напряжение питания, В	12	12	12	220 – 230	220 – 230	220 – 230
Угол распределения света	30°	15° – 90°	24°; 45°	15° – 60°	30°; 38°	20°; 30°
Потребляемая мощность, Вт	20 – 35	20 – 50	50; 75	20 – 50	75 – 100	80 – 120

Области применения ламп:

• MR11 — освещение витрин, освещение интерьеров (редко);
• MR16 — освещение витрин, освещение интерьеров;
• AR111 — освещение товаров в магазинах высокого класса, освещение интерьеров;
• GU10 — прожектора и трековые светильники, освещение интерьеров;
• PAR30, PAR 38 — прожектора и спотовые светильники.

Светодиодные лампы

Казалось бы, очевидный путь повышения энергоэффективности — замена рефлекторных галогенных ламп на компактные люминесцентные. Но такая замена оказывается по целому ряду причин невозможной.

Во-первых, галогенные лампы имеют небольшие размеры. Сделать компактную люминесцентную лампу размером с галогенную сложно, а иногда и вообще невозможно. Во-вторых, из-за относительно больших размеров светящегося тела в компактных люминесцентных лампах невозможно обеспечить требуемую кривую силы света. Проще говоря, свет будет неизбежно «размазан» по большой площади вместо того, чтобы выделять определенный объект.

Поэтому коммерческие ретрофиты — это тот сегмент рынка, где галогенные лампы практически не могут быть заменены компактными люминесцентными. У галогенных рефлекторных ламп реальная замена может быть только одна — светодиодные (LED) лампы.

Кстати, построение светодиодных аналогов рефлекторных ламп гораздо проще, чем построение ретрофитов, заменяющих классические лампы накаливания. Причина заключается в том, что светодиоды светят только в одну сторону. Чтобы светодиодный ретрофит светил во все стороны, требуется специальная оптическая система, значительно уменьшающая световой поток. А в ретрофитах, заменяющих рефлекторные лампы, однонаправленность светодиодов, наоборот, является важным преимуществом. Ведь рефлекторная лампа тоже светит только в одном направлении. Поэтому оптическая система светодиодной лампы, являющейся аналогом рефлекторной, отличается высокой эффективностью.

В последнее время наметилась тенденция использования ретрофитов не только при модернизации уже существующих систем освещения, но и при установке новых систем. На это есть несколько причин. Во-первых, использование светодиодных ламп, а не светодиодных светильников с несменными источниками света, позволяет гораздо проще осуществлять ремонт и модернизацию системы освещения. Во многих случаях достаточно просто заменить лампу. Во-вторых, вид светильников со светодиодными ретрофитами более привычен, чем вид светодиодных светильников. Это важно для таких мест, как, скажем, рестораны, где нужно обеспечить большой поток посетителей. Не секрет, что есть люди, которые настороженно относятся к светодиодному освещению, как к любой другой малоизученной новинке. Вид обычных светильников обеспечивает им психологический комфорт.

Цветовая температура и индекс цветопередачи

Поскольку светодиодные ретрофиты предназначены для замены галогенных ламп, то их цветовая температура составляет 2700 — 3500 K. Тем не менее, можно встретить лампы и с более высокими цветовыми температурами, например, 4000 K. Чаще всего это лампы MR16 или GU10, так как у них есть галогенные аналоги с дихроичными отражателями, делающие оттенок более «холодным».

Помимо цветовой температуры, спектр излучения светодиодной лампы характеризуется еще и индексом цветопередачи. Этот параметр, который показывает точность передачи цветов на объектах, освещаемых лампой.

Индекс цветопередачи обозначается как CRI или Ra. Для практических применений эти обозначения представляют собой одно и то же. Если же строго подходить к определениям, то CRI (сокращение от слов Color Rendering Index) — это, собственно, индекс цветопередачи, а Ra — шкала, по которой он отсчитывается. Сейчас используется только шкала Ra, также существует и более современная шкала R96a. Но по ряду причин шкала R96a до сих пор не введена в употребление.

Максимальное значение CRI равно 100. Такой индекс цветопередачи имеют, в частности, галогенные лампы. У светодиодных ламп индекс цветопередачи несколько ниже. На какие значения CRI следует ориентироваться при выборе лампы?

При CRI не менее 90 обеспечивается точное воспроизведение тонких цветовых оттенков. Лампы именно с таким CRI рекомендуется устанавливать в бутиках, торгующих одеждой.

Для интерьерного освещения можно использовать более дешевые лампы с CRI не менее 80. Этого вполне достаточно для обеспечения визуального комфорта.

Технология изготовления

Большинство ретрофитов для коммерческого освещения изготавливаются по одной из трех технологий: Power LED, SMD, COB.

Технология Power LED заключается в использования небольшого числа светодиодов мощностью порядка 1 Вт. Преимущества такого способа – высокая надежность, возможность точной фокусировки. Недостатком является высокая стоимость. Другая проблема заключается в том, что в таких лампах трудно добиться CRI свыше 85. Причина заключается в необходимости отбора светодиодов с высоким CRI, что делает лампу слишком дорогой и поэтому нерентабельной в использовании.

Низкую стоимость обеспечивает технология SMD (Surface Mounting Device — устройство для поверхностного монтажа) — использование большого количества маломощных (0,02 – 0,2 Вт) светодиодов. Для создания мягкого, рассеянного света SMD-светодиодам не нужна дополнительная оптика, вносящая потери, что обеспечивает высокую светоотдачу лампы. Особенность — большой угол распределения света, 100° – 120°. Таким образом, задавать узконаправленный пучок света за счет оптики нецелесообразно.

Название технологии Chip-On-Board (COB) дословно переводится как «кристалл на плате». На керамической подложке размещается большое количество светоизлучающих кристаллов, покрытых общим люминофором. Благодаря технологиям монтажа обеспечивается отличный термический контакт между кристаллами и подложкой.

COB позволяет автоматизировать многие операции в производстве ламп, что обеспечивает более низкую стоимость. При помощи специального алгоритма могут отбираться кристаллы с теми или иными отклонениями в излучаемом спектре. В результате суммирования спектров излучения этих кристаллов получается чистый белый свет. COB-матрица может иметь CRI свыше 90 (максимальное значение CRI на момент написания статьи составляет 98).

Недостатком COB считается меньшее, по сравнению с двумя другими технологиями, расчетное время работы источника света. Тем не менее, имеющийся опыт эксплуатации COB-матриц позволяет сделать вывод о их надежности.

Также выпускаются лампы на DIP-светодиодах (так называют светодиоды в пластмассовом корпусе, являющимся одновременно первичной оптикой, выводы которых выходят параллельно с одной стороны), в основном они являются заменой рефлекторных галогенных ламп. Но в настоящее время этот тип ламп постепенно выходит из употребления, так как у DIP-светодиодов в силу их конструкции сложно обеспечить эффективный теплоотвод, поэтому для мощных ламп они не годятся. Кроме этого, известны лампы типа "кукуруза" в виде цилиндра, на поверхности которого располагаются SMD- или DIP-светодиоды. Эти два типа ламп очень редко используются в коммерческом освещении, поэтому в данной статье мы их расматривать не будем.

Питание ретрофитов

Светодиодные ретрофиты делятся на две основные группы — с питанием от сети 220 (230) В напрямую и с питанием от постоянного или переменного тока напряжением 12 В.

Мощность блока питания При выборе трансформатора или блока питания следует иметь в виду, что, как правило, оптимальный режим работы достигается при нагрузке с мощностью, составляющей 80% от максимально допустимого значения. При слишком маленькой или слишком большой мощности КПД уменьшается.

Преимуществом ретрофитов с питанием от 220 В является то, что для их замены не требуется что-либо еще менять в системе освещения. Недостатки же связаны с тем, что блок питания встроен в корпус ограниченных размеров. Поэтому в нем используются упрощенные схемотехнические решения и миниатюрные компоненты. В результате — относительно низкий КПД и слабая устойчивость к «выбросам» питающего напряжения.

При питании светодиодных ламп от напряжения 12 В блок питания является внешним. Его размеры не так жестко ограничены, что позволяет обеспечить лучший КПД и более высокую надежность. Внутри лампы есть электроника, но она выполняет простейшие функции — выпрямление и установка нужного тока, протекающего через светодиоды. Эти компоненты работают при низком напряжении, что обуславливает высокую надежность. Поэтому, если вы планируете устанавливать освещение «с чистого листа», лучше выбрать ретрофиты с низковольтным питанием.

При установке светодиодных ретрофитов вместо галогенных ламп может потребоваться замена понижающего трансформатора. Если установлен обмоточный трансформатор, который работает на частоте 50 Гц, то лампы будут пульсировать с частотой 100 Гц. Эта частота незаметна глазу, но такие пульсации освещения в итоге ведут к повышенной утомляемости, особенно если в помещении работают с компьютерами.

«В наследство» от ранее установленных галогенных ламп может достаться и более прогрессивный электронный трансформатор, работающий на частоте от единиц до десятков килогерц. Пульсации освещения с такими частотами уже считаются допустимыми. Проблема заключается в том, что электронный трансформатор плохо работает не только в условиях перегрузки, но и когда его нагрузка меньше допустимого значения. Поскольку работа в режиме холостого хода снижает ресурс электронного трансформатора, часто предусмотрена защита от такого режима. Уменьшение потребляемой мощности в несколько раз после замены ламп на светодиодные зачастую воспринимается трансформатором как режим холостого хода, в результате постоянно срабатывает защита и свет гаснет.

Наилучшим вариантом является использование вместо трансформатора блока питания, специально разработанного для светодиодного освещения. Питание светодиодных ламп постоянным током решает проблемы с пульсациями, а заодно и с наводками на аудио- и видео аппаратуру. Хотя для светодиодов нужно стабилизировать ток, следует иметь в виду, что в низковольтных светодиодных ретрофитах уже есть встроенные компоненты, управляющие током. Поэтому следует выбрать блок питания со стабильным выходным напряжением 12 В.

Но, если лампы будут диммироваться, их все равно придется питать переменным током. Например, именно так питаются диммируемые светодиодные лампы MR16. Для этого используется электронный трансформатор, объединенный с диммером в едином устройстве.

Коэффициент пульсации 

С качеством блока питания связан и такой параметр, как коэффициент пульсации освещенности, который при отсутствии естественного освещения равен коэффициенту пульсации светового потока используемых ламп. Его нормируют для пульсаций с частотой не более 300 Гц. Считается, что пульсации с более высокой частотой незаметны для зрения даже на подсознательном уровне. Согласно СП 52.13330.2011 коэффициент пульсации освещенности для помещений, где ведется напряженная зрительная работа, не должен превышать 10%, при зрительной работе низкой напряженности — 15 – 20%, а во вспомогательных помещениях, где люди не находятся постоянно он не нормируется. По мнению некоторых специалистов, для высокого уровня визуального комфорта желательно иметь коэффициент пульсации не более 3%.

У низковольтных светодиодных ламп коэффициент пульсаций зависит от используемого внешнего блока питания. Качественный блок питания позволяет обеспечить пульсации светового потока, близкие к нулю. В светодиодных лампах с питанием от 220 В коэффициент пульсаций определяется внутренним блоком питания. К сожалению, производители ламп часто умалчивают о коэффициенте пульсаций. Но наличие заметных пульсаций, превышающих 3%, можно определить с помощью цифрового фотоаппарата или камеры, встроенной в мобильный телефон. Достаточно навести объектив на лампу, и вы увидите пульсации при их наличии.

Диммирование светодиодных ламп

Некоторые модели светодиодных ретрофитов поддерживают функцию диммирования, поскольку предназначены как для торгового освещения, так и для освещения домашних интерьеров. Но зачем нужно диммирование в лампах, которые предполагается использовать только в коммерческом освещении?

Действительно, увидев в продаже диммируемые светодиодные ретрофиты для коммерческого освещения, многие покупатели искренне удивляются. На самом деле, такие лампы широко применяются для освещения демонстрационных залов, магазинов, кафе, ресторанов в странах Западной Европы, где идет серьезная борьба за клиента.

Главное, что можно сделать, используя диммируемые лампы — быстро менять световую сцену в помещении, не меняя направление даунлайтов или прожекторов. Это очень удобно для небольших кафе и ресторанов, пространство в которых используется для разных целей, в зависимости от ситуации. Например, когда обслуживаем бизнес-ланчи, даем равномерное освещение. Вечером ресторан арендован под корпоративное мероприятие, с танцпола удаляются лишние столы и стулья. При этом танцпол, где выступает ведущий, ярко освещается, а в местах, где стоят столы и стулья, царит уютный полумрак.

Аналогичную задачу диммируемые светодиодные лампы помогают решить в бутиках высокого класса. Кстати, именно в таких магазинах обычно используются галогенные лампы типа AR111, которые постепенно заменяются светодиодными аналогами. Для привлечения клиентов в бутиках все чаще организуют показ новых коллекций одежды и всевозможные светские мероприятия. Нередко эти мероприятия проходят непосредственно в торговом зале бутика. Но, если в обычное время требуется светом выделить продаваемый товар, то во время светских мероприятий, наоборот, требуется освещать площади, не занятые товарами, так же или даже ярче, чем сами товары.

Наконец, диммируемые светодиодные лампы позволяют реализовать дежурную подсветку витрины магазина. Когда магазин открыт, то витрины ярко светятся, привлекая клиентов. Некоторые витрины подсвечиваются и ночью, после закрытия магазина, при этом включены только часть светильников. Наличие подсветки отпугивает злоумышленников, к тому же, при нынешнем ритме жизни, ночью мимо витрины могут пройти или проехать на автомобиле множество потенциальных покупателей, которые таким образом узнают о магазине. Включение только части светильников обычно выглядит неуместно. Более эстетичный вариант — все светильники на витрине включены, при этом они диммируются.

При диммировании галогенных ламп наблюдается сдвиг спектра в сторону более теплых тонов при уменьшении светового потока. Вообще, это побочный эффект диммирования, но многим людям он нравится. Учитывая данное обстоятельство, компания Philips выпустила несколько моделей светодиодных ретрофитов с технологией DimmTone. Эта технология меняет спектр светодиодной лампы при диммировании точно так же, как он меняется в галогенной лампе.

Следует иметь в виду, что диммируемые светодиодные лампы, как правило, могут работать только с определенными моделями диммеров для галогенных ламп. Список таких диммеров можно найти на сайте производителя лампы.

Светодиодные лампы MR11, MR16 и GU10

Малые размеры лампы MR11 делают построение эффективного теплоотвода весьма сложной задачей. Поэтому светодиодные лампы используются крайне редко, в основном это продукция Osram, Philips и некоторых китайских производителей.

Светодиодные лампы MR16 G5.3 завоевали огромную популярность. Купить светодиодные лампы MR16 можно практически в любом специализированном магазине, торгующем светотехникой и даже в некоторых супермаркетах. Высокая популярность связана как с дешевизной ламп (достигнут показатель стоимости 1 лм менее 1 руб.), так и с их низковольтным питанием, что позволяет обеспечить высокие технические показатели. Дешево стоят и светильники для ламп MR16. Самый дешевый даунлайт можно купить за 50 руб. Хотя под MR16 есть светильники самых разных типов, вплоть до эксклюзивных дизайнерских моделей.

Лампа MR16 5W, как правило, является аналогом галогенной лампы 35W. Аналогом галогенной лампы 50W является светодиодная лампа с потребляемой мощностью 7 Вт и более. При создании такой лампы могут возникнуть некоторые технические проблемы (см. врезку).

Цоколь GU10 имеет более совершенную конструкцию, чем цоколь G5.3, применяемый в лампах MR16. Утолщения на конце штырьков надежно фиксируют лампу в патроне без необходимости в дополнительном креплении.

Благодаря удобству замены ламп и безопасности конструкции цоколь GU10 завоевал большую популярность в европейских странах. Лампы с цоколем GU10 широко применяются в прожекторах и трековых светильниках.

Название	Тип	Потребляемая мощность, Вт	Угол распределения света, градусов	CRI	Световой поток, лм	Эквивалентная мощность галогенной лампы, Вт
Osram MR11 3W	MR11	3	24	н/д	120	20
Elgo Alcre MR16 3,5W	MR16	3,5	20	н/д	н/д	20
LG MR16	MR16	6	35	83	350	30
Verbatim LED MR16 GU5.3 7W	MR16	7	24	80	500	40
Elgo Alcre GU10 3,5W	GU10	3,5	20	н/д	н/д	20
Philips LED Лампа акцентного освещения GU10 5 Вт	GU10	5	36	80	270	50 (по данным производителя)
Verbatim LED PAR16 GU10	GU10	5	30	75	230	35

Светодиодные лампы AR111

Наиболее распространенным типом галогенной лампы AR111 на рынке сейчас является лампа мощностью 50 Вт с углом распределения света 24º. Также встречаются лампы с мощностью 75 Вт и углом распределения света 24º или 45º. Более экзотические варианты — лампы мощностью 35 Вт, лампы с углами распределения света 4º; 6º и некоторыми другими значениями.

Для сравнения ламп AR111 обычно используется не световой поток, а силу света, выраженную в канделах (cd). Это связано с тем, что углы распределения у этих ламп могут быть самыми разными, а именно сила света показывает, какая будет освещенность при данном угле.

Угол распределения света 24º позволяет при обычной высоте потолков (3 – 5 м) получить световое пятно диаметром 1 – 1,5 м, что позволяет точно осветить отдельно взятый манекен или вешалку с одеждой. Такие лампы устанавливаются в бутиках. Угол распределения света 45º соответствует световому пятну 2 – 3 — идеально для освещения столика в кафе или ресторане с прилегающим пространством. Соответственно, эти лампы подходят для предприятий общественного питания.

Мощность 50 Вт — для низких потолков (до 3,5 м). Лампа мощностью 75 Вт подойдет для высоких потолков (3,5 – 4 м), а также для тех случаев, когда потолки низкие, но нужно выделить определенный предмет очень яркой подсветкой.

Megaman использует COB совместно с отражателем. Преимущество такого подхода — внешнее сходство лампы с галогенным аналогом и точное воспроизведение исходной кривой силы света. Недостаток — используется COB матрица необычной формы, что привязывает компанию-производителя к определенному поставщику и не позволяет выбирать матрицы по наибольшей цветопередаче.

Wiselite использует в одной лампе несколько COB круглой формы вместе с линзами. Благодаря использованию COB появляется возможность обеспечить CRI на уровне не менее 90. Круглая форма COB матриц позволяет производителю выбирать из нескольких поставщиков продукцию с наилучшей цветопередачей. Недостатком является то, что в лампе используется упрощенная оптическая система, вносящая большие потери. Вариант с CRI не менее 90 при потребляемой мощности 15 Вт дает световой поток на уровне 50-ваттной галогенной лампы. Также есть модификация с CRI не менее 80, которая по световому потоку сопоставима с 75-ваттной галогенной лампой.

Параметры некоторых светодиодных ламп AR111 LED приведены в таблице.

Наименование	Потребляемая мощность, Вт	CRI	Сила света, кд	Эквивалентная мощность галогенной лампы, Вт
Osram Parathom PRO LEDspot 111	12	85	3600	50
Philips Master LEDspot LV AR111	15	80	4560	75 (заявлена производителем)
Elgo AR111-G53	11	н/д	3000	40
Megaman ER2015-75H24D	15	82	5000	75
Wiselite AR111-09C1C-24C-H-WW	15	90	3800	50
Wiselite AR111-09C1C-24C-WW	15	80	4900	75

Светодиодные лампы PAR30 и PAR 38

Этот тип ламп применяется в прожекторах для освещения товара. При сравнении световых потоков галогенной и светодиодной лампы вносится поправка на потери в отражателе и светорассеивателе.

На момент написания статьи на рынке присутствовали светодиодные лампы PAR30 и PAR38, изготовленные по технологии Power LED. Их CRI не превышает 85. Светодиодные лампы данных типов можно рекомендовать для освещения витрин в магазинах среднего класса, а также для декоративной подсветки в кафе и ресторанах.

Наименование	Потребляемая мощность, Вт	Угол распределения света, градусов	CRI	Сила света, кд	Эквивалентная мощность галогенной лампы, Вт
LG PAR 30 (вариант 25 градусов)	13	25	83	830	100
LG PAR 30 (вариант 40 градусов)	13	40	83	830	100
Verbatim LED PAR30 E27	12	25	80	580	75
Лампа Verbatim LED PAR38 E27	20	22	80	1200	120
Vossloh Schwabe PAR38-17-3000-38-II	17	38	80	630	80

Выводы

Если вы устанавливаете светодиодные ретрофиты в рамках модернизации существующей системы освещения, то тогда выбор типоразмера светодиодных ламп, конечно, будет определяться тем, что использовалось ранее. Но при использовании светодиодных ламп во вновь устанавливаемых системах наилучшим вариантом будут лампы типа MR16 и AR111. При этом MR16 можно порекомендовать для общего освещения, а AR111 — для точечного освещения.

• Уличный светильник Elgo Acron LED 100: светодиоды вместо МГЛ
• Светодиодные лампы T5 и T8 от Elgo: сделано в Европе
• RGB-светодиоды: удобное управление цветом
• Качественное питание — здоровые светодиоды
• Светодиодные лампы T8 — шаг вперед или компромисс?
• Светодиоды-долгожители: правда или мистификация?
• Линейные галогенные лампы — энергосбережение без переплаты
• Светодиоды — новое качество освещения
• Российские светодиоды: как заскочить в уходящий поезд?
• Technologies Avago представила новые светодиоды для ESS-устройств