Системы отраженного света

Использование принципа света позволяет добиться в рамках уличного и офисного освещения более высокого уровня комфорта. Интерес к системам света резко возрос ещё в начале 00-х годов. Затем он несколько угас, поскольку в обиход вошли различные светодиоды. Вслед за угасанием интереса последовало и прекращение активного развития сферы разработки систем света. Однако процессы урбанизации при этом не остановились, а туристическая индустрия начала активно развиваться в нашей стране на фоне постковидного упадка. И вот эта некогда забытые технологии вновь были возвращены к жизни, да не просто так, а на новой основе.

В основе данной системы лежит закон Ламберта. Звучит он следующим образом: при отражении от матовой поверхности сила светового потока в определённом направлении будет пропорциональна косинусу угла между этим направлением и перпендикуляром к поверхности отражателя. Именно по этой причине для человеческого глаза отражённый свет будет более комфортным и приятным, нежели прямой световой поток (косинусоидальная зависимость силы света от угла отражения позволяет яркости изменяться плавно, так что мы воспринимаем такой свет мягче).

Конструктивно система света состоит из следующих компонентов:

• направленный излучатель (он же прожектор);
• отражатель.

Излучатель формирует световой поток на отражатель (чаще всего отражатель представляет собой матовую поверхность или же поверхность, которая состоит из множества крохотных линз выпуклой формы, покрытых металлическим слоем – фасетированный отражатель). Обычно излучатель направлен вверх, а отражатель направлен вниз, так что прямой свет от излучателя не попадает в глаза человеку. Естественно, помимо более комфортного для человека восприятия света, у систем отражения света есть и множество других важных преимуществ. Например, устойчивость к повреждениям, особенно если речь идёт о вандализме. Подбросить камень так, чтобы он попал точно в небольшой излучатель и повредил его, практически нереально, ведь излучатель направлен вверх. Отражатель же можно повредить при должной сноровке, но его стоимость довольно низкая в сравнении со стоимостью излучателя. Особенно выгодно использовать системы света для уличного светодизайна, поскольку они не дают той самой раздражающей точечной засветки, что особенно важно при ежегодно увеличивающейся плотности застройки в крупных городах нашей необъятной страны. Ну и, в конце концов, светильники, включенные в механизм освещения – это просто красиво. Если подойти к организации такого освещения грамотно, то можно получить довольно интересные результаты (особенно в случае с туристическими точками и объектами).

Особенности систем на основе МГЛ

Долгие годы для освещения садово-парковых зон, прогулочных дорожек, зон отдыха использовались так называемые ртутные лампы высокого давления (они же РЛВД). Несмотря на столь широкую распространённость, у этих источников освещения была масса недостатков, в числе которых была низкая энергоэффективность, ограниченный спектр, высокий процент содержания ртути. Поэтому в начале 00-х годов им на смену пришли металлогалогенные лампы (они же МГЛ). Они обладают более высокой светоотдачей, прекрасными спектральными параметрами, а также они более экологичные в сравнении с ртутными аналогами (да и утилизировать их проще). Но и у МГЛ есть свои недостатки – например, большая габаритная яркость. В ртутных лампах этот параметр значительно ниже, поскольку люминофор нанесён почти на всю внутреннюю поверхность колбы. В МГЛ люминофор полностью отсутствует, а светящееся тело можно считать точечным (представляет собой небольшой объём газа, располагающийся в горелке). Так что если это не учесть в случае с металлогалогенными лампами, то светильники будут светить прохожим прямо в глаза. Для обеспечения максимального уровня визуального комфорта, на основе ранее применявшихся СГЛ начали делать системы света. Это позволяло нивелировать главный недостаток МГЛ. Светильники с РЛВД имеют общую энергоэффективность, равную 40 лм/Вт. А прожекторы с МГЛ имеют энергоэффективность, равную приблизительно 80 лм/Вт. Если применить для системы фасетированный отражатель с КПД 75%, то удастся получить светоотдачу примерно в 60 лм/Вт. Отсюда получаем выгоду в 1,5 раза с точки зрения энергоэффективности.

Однако с внедрением различных светодиодов проблему садово-паркового освещения начали решать иначе. Рассеянного, мягкого и комфортного глазу света удавалось добиться при помощи большого количества SMD-светодиодов малой мощности. Для улучшения световой среды на такие светодиоды устанавливают также опаловые рассеиватели.

Уровень энергоэффективности

Отчасти временный отказ от систем света был связан с ложным представлением об их энергоэффективности. Однако так ли на самом деле они неэффективны в данном случае?

Высокого уровня визуального комфорта при прямом освещении можно добиться при помощи опаловых рассеивателей. Их КПД варьируется в пределах 70-80%. Но в то же время рассеивания света может дать и ламбертовое отражение. Однако тут есть один нюанс: для направления светового потока на отражатель требуется ещё один оптический элемент – зеркало или линза, где также происходят определённые потери. Так что в сравнении с обычным светильником система света будет терять в энергоэффективности около 20%.

Также стоит отметить, что ламбертовое отражение не позволяет направить световой пучок точно в определённую зону. Если вам требуется подсветить площадку, имеющую чётко очерченные границы, то этот отражатель, конечно, будет менее энергоэффективным в сравнении с аналогами. В данном случае лучше применить фасетированный отражатель, который позволит получить более направленное освещение.

Возврат к забытому

Развитие различных систем освещения привело и к резкому скачку конкуренции между производителями. При этом начал приниматься в расчёт такой фактор, как субъективное восприятие качества освещения пользователями. Эффективность светодиодов достигла 200 лм/Вт, что позволило смириться и со снижением уровня общей светоотдачи. Начали завоевывать популярность светодиоды модели Chip-on-Board (COB), которые обладают массой преимуществ, но при этом, как и МГЛ, имеют внушительную габаритную яркость. Многие современные системы света, использующиеся для светового оформления наружных пространств, построены именно на основе СОВ.

Новые системы позволяют получить более узкий световой луч, что значительно снижает размеры отражателя. При применении МГЛ диаметр отражателя составляет примерно 1 м, а новые конструкции позволяют снизить этот показатель до 15-50 см. А где меньшие габариты отражателя, там и более высокая устойчивость к воздействию ветра.

«Синий пик» и как от него избавиться?

Многие ошибочно полагают, что системы света помогают избавиться от так называемого «синего пика» в спектре излучения. Под этим термином понимают всплеск в синей зоне спектра. Такое явление весьма часто встречается у светодиодов. Однако отражатели, использующиеся в таких системах, не способны менять спектр и уж тем более они не умеют отключать или подавлять отдельные области и составляющие в спектре. Вероятнее всего, этот миф распространился из-за того, что системы света позволяют получить более мягкое и комфортное для глаз освещение, в котором не выбиваются отдельные спектральные потоки. Но смягчение света не означает отсутствие какой-либо части спектра.

Добиться исключения «синего пика» можно, разве что, при помощи светильников с регулируемым цветом или оттенком белого. Такие конструкции обычно включают в себя отражатель, который несколько улучшает спектр, поскольку светодиоды разнесены в пространстве. При диффузном отражении излучение от светодиодов разных цветов будет смешанным, а вот для светильников с фиксированным оттенком такой эффект чисто физически невозможен.

Светильники для офиса

Сегодня в мире наблюдается тенденция на увеличение среднего возраста работников в разных сферах. Особенно среди офисных служащих. Это вполне логично. Однако с возрастанием этой планки появились и более жёсткие требования к рабочему комфорту. Новое поколение уже не хочет терпеть пережитки прошлого, они хотят улучшенных условий труда. Отсюда и спрос на офисные «армстронги», которые также работают на принципе светового отражения. Некогда такие светильники уже производились для люминесцентных ламп Т5, однако использовались редко, поскольку обладали внушительным ценником при низком уровне светоотдачи. Чуть позже их вытеснили более практичные плоские светодиодные панели.

Применение светодиодных светильников в приборах света помогает обеспечить светоотдачу до 100 лм/Вт, а это примерно на 15-20% меньше, чем у светодиодов классической конструкции, оснащённых опаловым рассеивателем (но в равной степени сопоставимо с тонкими панелями).

В современных офисах сегодня внедряются системы биодинамического освещения. Полное смешивание излучения от двух светодиодных групп, имеющих разную цветовую температуру, тоже является, своего рода, преимуществом.