Применение оптики компании Ledil

Применение оптики компании Ledil

    Статья опубликована в журнале "Современная Светотехника" №1 2017г

Компания LEDIL, в отличие от многих других производителей оптики для светодиодных светильников, публикует подробные характеристики для своей продукции. Например, для линзы CS14895_HB-IP-2X6-RS на сайте ledil.com опубликованы КСС в полярных и прямоугольных координатах, чертежи с подробными размерами и файлы фотометрических данных (IES-файлы), причем приведены различные характеристики для 12-ти применяемых с линзой светодиодов. Поскольку в зависимости от светодиодов расходимость светового конуса линзы составляет 12–22°, опубликованные данные совсем не лишние.
Наличие подробной документации для оптики Ledil позволяет, за исключением ограниченных законодательством случаев, отказаться от дорогостоящих лабораторных испытаний по определению светового потока и получению файла фотометрических данных (IES) светодиодных светильников, в которых применяется такая оптика. Для определения светового потока светильника и получения его файла фотометрических данных достаточно знать эффективность линзы, иметь файл фотометрических данных линзы, знать ток через светодиоды и тип светодиодов.
В качестве примера рассмотрим вычисление светового потока и получение файла фотометрических данных светодиодного светильника Страда-160 (СТЛ ДКУ-160-14145) производства компании «Сетилюмен» (см. рис. 1) с линзами CS14145_STRADA-IP-2X6-DWC-90.


В светильнике используются светодиодные модули ALC146.45-12-X-LH351B-RTP3-07 со светодиодами LH351B от компании Samsung, ток через которые составляет 1 А. По документации на модуль его минимальный световой поток определяется как 4595 лм (при температуре кристаллов Tj = 85°C). Эффективность линзы для светодиодов LH351B составляет 94%, следовательно, минимальный световой поток после линзы составляет 4319,3 лм, а минимальный световой поток светильника с четырьмя модулями – 17277,2 лм.
Файл фотометрических данных светильника получается из файла фотометрических данных линзы после его редактирования с помощью приложения «Блокнот». В исходном файле необходимо изменить исходную величину светового потока на величину светового потока одного модуля, указать количество модулей и изменить множитель. На рисунке 2 показан фрагмент файла фотометрических данных линзы CS14145_STRADA-IP-2X6-DWC-90. В подчеркнутом красным в 12-й строке первое значение «1» необходимо изменить на «4» (число модулей в светильнике), второе значение 949,1 (исходная величина светового потока) – изменить на 4595 (световой поток одного модуля), третье значение «1» на 19,447 – новое значение множителя.


Новое значение множителя определяется как частное от деления произведения значения светового потока модуля и числа модулей на произведение прежнего значения светового потока и прежнего значения множителя: 4595 ∙ 4/(945,1 ∙ 1) ≈ 19,447. В этой же строке следует изменить значения ширины, длины и высоты светильника (число 0,072 – ширина в метрах, 0, 173 – длина, 0,000 – высота). В следующей строке следует вместо значения мощности светильника 8,7 Вт указать 160 Вт. Необходимо изменить записи в 11-ти информационных строках, начинающихся с квадратных скобок, и переименовать файл. После изменения данных получаем файл фотометрических данных светодиодного светильника «Страда-160», фрагмент которого показан на рисунке 3. 


Полученный файл необходимо проверить с помощью программы DIALux. После расчета светотехнического проекта с использованием полученного файла выводим протокол данных. Часть такого протокола иллюстрирует рисунок 4 (программа DIALux evo 3).


Свидетельством того, что при расчете множителя при получении файла фотометрических данных не допущено ошибки, является соответствие КПД светильника, определённого программой DIALux evo 3 (94,4%) и эффективности линзы для данного типа светодиодов (94%). 
Под КПД светильника в протоколе данных подразумевается отношение светового потока, излучаемого в пределах угла излучения светильника, к световому потоку источника света. В данном случае термин КПД использует программа DIALux evo 3. Известно, что для светодиодных светильников, согласно ГОСТ Р 54350-2011, понятия КПД как для светильников с лампами не определено, вместо него введено понятие коэффициента световой отдачи осветительного прибора со светодиодами (по сути, эти понятия близки и при отсутствии потерь в драйвере практически идентичны). Несоответствие терминологий программы DIALux evo 3 и ГОСТ Р 54350-2011 обусловлено более ранним появлением стандарта файла фотометрических данных в 1995 г. Как известно, в 2002 г. файл претерпел незначительные изменения. Программа DIALux evo 3 в файле фотометрических данных анализирует списки сил света по всем углам, по ним определяет, с учетом множителя, излучаемый светильником световой поток и сравнивает его со световым потоком, излучаемым источниками света, в данном случае светодиодными. Термин «КПД», используемый программой DIALux evo 3, неверно применять как один из параметров светильника.
Достоверность полученного файла фотометрических данных зависит от точности рассчитанной величины минимального светового потока одного модуля и достоверности исходного файла фотометрических данных линзы. Достоверность исходного файла фотометрических данных не вызывает вопросов хотя бы потому, что она подкреплена авторитетом финской компании Ledil и многочисленными практическими проверками. Кроме того, нет оснований не доверять точности расчета минимального светового потока модуля со светодиодами компании Samsung.
Приведенный выше расчет светового потока светильника сделан для температуры кристаллов светодиодов TJ = 85°C. Определение температуры кристалла недоступно для многих компаний-производителей светодиодных светильников. В то же время легко определить с помощью термопары температуру точки пайки светодиода, а по ней рассчитать температуру кристаллов по формуле: TJ = TS + (RΘJ-S ∙ PD), где TS – температура точки пайки светодиода; RΘJ-S- тепловое сопротивление «кристалл – точка пайки»; PD – рассеивая светодиодом мощность. Для случая с упомянутым выше светильником «Страда-160» (см. рис. 1) находим: поскольку при токе 1 А напряжение на светодиоде около 3 В, мощность равна 3 Вт. Значение RΘJ-S согласно документации на светодиод принимаем равным 4°С/Вт; следовательно, температура точки пайки светодиода свыше 73°С нежелательна, иначе рассчитанная величина светового потока светильника может оказаться недостоверной.
Материал линз STRADA-IP-2X6 имеет низкую теплопроводность, а сама линза – приличную площадь, что уменьшает площадь поверхности рассеивания радиатора и в итоге повышает температуру светодиодов. 

Эффективное охлаждение светодиодного модуля с линзой STRADA 2×6 достигается при использовании способа охлаждения, запатентованного компанией «Сетилюмен»; описание этого способа и теории плоского радиатора см. в [1]. Охлаждение позволят выпускать эффективные светодиодные светильники с оптикой от компании Ledil без первоначальных вложений, поскольку радиатором в таких светильниках служит пластина из теплопроводного металла, изготавливаемая из плоского проката любым доступным способом резки.
Примеры применения способа охлаждения в различных конструкциях светильников иллюстрируются на рисунке 1.


Рисунок 5 иллюстрирует светодиодный прожектор «Страда-40МП» (СТЛ-ДО-40-4), выпускаемый компанией «Сетилюмен». Мощность светильника: 40 Вт; световой поток: 4400 лм; расходимость светового конуса: 14°. Малая расходимость светового потока позволят освещать объекты на больших расстояниях несмотря на относительно небольшой световой поток. Например, на расстоянии 30 м светильник создает освещенность 50 лк, что позволяет успешно применять его для подсветки удаленных объектов, например куполов храмов. Для сравнения, прожектор LASER (тип AL 2000 CR, 10,3 A) итальянской компании SBP мощностью 2000 Вт на таком расстоянии создает освещенность 121 лк.


Рисунок 6 иллюстрирует линейку уличных торшерных светильников, разработанных компанией «Сетилюмен» (подана заявка на полезную модель). На рисунке 7 показана конструкция одного из светильников. В светильниках используются линзы STRADA 2×6.

    

       


                          

        Рубрику «Изобретения в светотехнике» в журнале «Современная Светотехника» ведём с 2015 года. Обязательный ежемесячный анализ новых изобретений позволяет быть в курсе всего нового.