sovrsvet012020

12+

РЕКЛАМА

СОДЕРЖАНИЕ #1, 2020 Рынок, мероприятия, интервью

Технологии Li-Fi

2 Разъяснения АПСС по ситуации вокруг требований по пусковым токам

33 Харальд Хаас Технология Li-Fi меняет парадигму 5G

Световые приборы и системы

Компоненты и комплектующие

4 Умут Зейнеп Урас Тепловые и оптические проблемы полупроводникового освещения для автомобилей

40 Екатерина Ильина, Сакен Юсупов Линзы ILONA для музейного освещения

Искусственный интеллект

Светодизайн

14 Анри Жюслен Искусственный интеллект и освещение

44 Интервью с Анастасией Приходько и Сергеем Чуркиным О светоживописи: беседы светодизайнера и светохудожника

Методики проектирования освещения 20 Дмитрий Сукачев Как определить видимую высоту освещенной области на фасаде 26 Михаил Гусманов Освещение холодильного оборудования

48 Екатерина Космынина Фестиваль света за полярным кругом 52 Интервью с Ульяной Виноградовой Освещение башни Лахта-Центра

От первого лица

Изобретения в светотехнике

31 Интервью с Артуром Халатовым Полный цикл производства

58 Сергей Титков Новые патенты

Главный редактор: Наталия Александровна Тимофеева; редактор: Владимир Фомичёв; редакционная коллегия: Наталия Тимофеева; Борис Рудяк; Владимир Фомичёв; Леонид Чанов; реклама: Антон Денисов; Ольга Попова; Елена Живова; распространение и подписка: Марина Панова, Василий Рябишников; директор издательства: Михаил Симаков; Фото на обложке: Николай Требухин Адрес издательства: Москва,115114, ул. Дербеневская, д. 1, п/я 35, тел.: (495) 741-7701; факс: (495) 741-7702; эл. почта: natalia.timofeeva@ecomp.ru, sales@ecomp.ru, anton.denisov@ecomp.ru, сайт журнала: www.lightingmedia.ru ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВА: Мир электроники (Самара): 443080, г. Самара, ул. Революционная, 70, литер 1; тел./факс: (846) 267-3139, 267-3140; е-mail: info@eworld.ru, www.eworld.ru. Радиоэлектроника: 620107, г. Екатеринбург, ул. Гражданская, д. 2, тел./факс: (343) 370-33-84, 370-21-69, 370-19-99; е-mail: info@radioel.ru, www.radioel.ru. ЭЛКОМ (Ижевск): г. Ижевск, ул. Ленина, 38, офис 16, тел./факс: (3412) 78-27-52, е-mail: office@elcom.udmlink.ru, www.elcompany.ru. ЭЛКОТЕЛ (Новосибирск): г. Новосибирск, м/р-н Горский, 61; тел./факс: (3832) 51-56-99, 59-93-31; е-mail: info@elcotel.ru, www.elcotel.ru. Издательство «Электроника инфо»: 220015, Республика Беларусь, г. Минск, пр. Пушкина 29Б. Teл./факс: +375 (17) 204-40-00. E-mail:electronica@nsys.by, www.electronica.by.

IMRAD (Киев): 03113, г. Киев, ул. Шутова, д. 9, оф. 211; тел./факс: +380 (44) 495-2113, 495-2110, 495-2109; е-mail: imrad@tex.kiev.ua, www.imrad.kiev.ua; Представитель в Китае и Тайване (Media Representative in China/Taiwan/Hong Kong) Pro Media Services Co., Ltd., Mr. K.H.Pu. Tel: +886-4-24730700 (БЕСПЛАТНО), +886-4-24730700, Fax: +886-4-24731316. Email: image.media@url.com.tw. Skype: image.media Индекс для России и стран СНГ по каталогу агентства «Роспечать» — 33218, индекс для России и стран СНГ по объединенному каталогу «Пресса России. Российские и зарубежные газеты и журналы» — 73556. Свободная цена. Издание зарегистрировано в Комитете РФ по печати. ПИ № ФС77-37935. Редакция не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Ответственность за достоверность фактов, исследований, собственных имен и прочих сведений несут авторы п убликаций. Тираж 5 000 экз. Дата выхода журнала 28.02.2020 Учредитель: ООО «ИД Электроника». Отпечатано в типографии «Принт24» 192102, Санкт-Петербург, ул. Самойловой, д. 5, литер В

рынок, мероприятия, интервью

Разъяснение АПСС по ситуации вокруг требований к пусковым токам

От лица профессионального сообщества Ассоциация обращается ко всем причастным органам власти с предложением до момента внесения изменений исключить данное требование из текста данного Постановления.

28

28 января 2020 года состоялась еженедельная экспресс-конференция АПСС, на которой обсудили и приняли Разъяснение по ситуации вокруг требований к пусковым токам. От лица профессионального сообщества Ассоциация обращается ко всем причастным органам власти с предложением до момента внесения изменений в п. 27 Постановления Правительства РФ от 10 ноября 2017 года № 1356 (в редакции изменений согласно Постановлению Правительства РФ № 1312 от 3 ноября 2018 года), во избежание возможных спекуляций и провоцирования соответствующих нарушений при создании сетей электроснабжения, влияющих на безопасность эксплуатации осветительных установок, исключить это требование из текста данного Постановления. Призываем производителей и поставщиков осветительного оборудования поддержать позицию АПСС и информировать Ассоциацию при возникновении спорных ситуаций по данному вопросу. Это необходимо сделать для сбора фактического материала, подтверждающего позиции в ответственных ведомствах. Предлагаем ознакомиться с Разъяснением АПСС по этому вопросу.

C 1 января 2020 года вступили в силу второй этап Постановления Правительства РФ от 10 ноября 2017 года № 1356 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» и изменения к нему от 3 ноября 2018 года по Постановлению

2

www.lightingmedia.ru

Правительства РФ № 1312 «О внесении изменений в требования к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения». Одним из требований, вступивших в силу на втором этапе, является п. 27, который гласит: «Пусковой ток светильников на этапе 2 не должен быть более 5‑кратного рабочего тока источника питания» (пункт введен Постановлением Правительства РФ № 1312 от 3 ноября 2018 года). АПСС, поддерживая любые действия, направленные на повышение качества обращающейся на рынке РФ светотехнической продукции, считает необходимым заявить, что указания, изложенные в п. 27, содержат необоснованное и неисполнимое требование. Пусковой ток, о требованиях к которому идет речь в п. 27, – это одна из характеристик осветительных приборов, влияющих на потребительские свойства, параметры энергоснабжения и безопасность эксплуатации осветительных установок. Более того, ранее ни в каких нормативно-правовых актах данное понятие не нормировалось. Однако формулировка требований по ограничению пускового тока, представленная в п. 27, такова, что приводит к невозможности практического применения данного указания по нескольким объективным причинам, а именно: 1. В настоящее время отсутствует стандартизированное описание понятия «пусковой ток светильника», а также аккредитованная методика определения его величины.

2. В п. 27 говорится об ограничении пускового тока светильника,

но данный импульс имеет сложную конфигурацию и в отсутствие четкого определения неясно, какое амплитудное значение должно быть выбрано в качестве опорного для сравнения с номинальным значением.

3. В требовании по п. 27 никак не оговаривается длительность импульса пускового тока. Очевидно, что для электротехнического проектирования сетей электроснабжения осветительных установок именно сочетание амплитуды и длительности определяет энергетику, исходя из которой, должен осуществляться выбор автоматических выключателей.

4. Означенные требования к учету характеристик пускового тока не рассматривают групповое включение светильников, которое и реализуется на практике. В этом случае наблюдается сложение импульсов пусковых токов при включении осветительной установки. При этом выбор параметров, в первую очередь автоматов защиты, должен проводиться на базе характеристик пусковых токов всех светильников, что входит в противоречие с требованием п. 27.

5. Формулировка п. 27 вводит недопустимое двоякое толкование. С одной стороны, оговаривается пусковой ток светильника, а с другой –пусковой ток ограничивается 5‑кратным током источника питания. Это приводит к двум последствиям: в настоящее время выпускается большой ассортимент светодиодных светильников, в которых при-

рынок, мероприятия, интервью меняется не один, а несколько источников питания. В таком случае толкование уровня ограничения теряет конкретность и становится неоднозначным; не учитывается, что параметры нагрузки, которая может варьироваться в светодиодных светильниках с одним и тем же источником питания, с одной стороны, определяют величину пускового тока, а с другой – определяют рабочий ток источника питания, от которого должен отсчитываться предел пускового тока. При этом толкование уровня ограничения, аналогично предыдущему случаю, теряет конкретность и становится неопределенным. С учетом всего вышесказанного, считаем необходимым скорректировать формулировки п. 27 и изложить определение и требования к характеристикам пускового тока в однозначно трактуемых терминах и определениях (например, адаптированных к аналогичным требованиям по ГОСТ Р 55950–2014), достаточных для адекватного выбора автоматов защиты электрической сети, а именно, принимая во внимание не только амплитуды, но и длительности импульса или нескольких импульсов различной формы в процессе включения светильника. Как вариант, наиболее полно отвечающий технической целесообразности, предлагается следующая формулировка: «Характеристики пускового тока светильников описываются величиной амплитудного значения тока и длительностью на уровне полуамплитуды одного или нескольких импульсов (А×мкс) суммарно. Характеристики пускового тока светильников должны быть указаны в ТУ, сопроводительной документации и на этикетке на корпусе светильника».

Краткая суть вопроса

C 1 января 2020 года вступил в силу второй этап Постановления Правительства РФ от 10 ноября 2017 г. № 1356 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» и изменения к нему от 3 ноября 2018 года по Постанов-

Мнение специалиста Александр Богданов, председатель Правления АПСС В данном Постановлении содержится технически необоснованное и невыполнимое требование к пусковым токам светодиодных светильников. Речь идет о п. 27, согласно которому «пусковой ток светильников на этапе 2 не должен быть более 5‑кратного рабочего тока источника питания». Мы считаем необходимым уточнить формулировки данного пункта и изложить определение и требования к характеристикам пускового тока в однозначно трактуемых терминах и определениях. Вступление этого документа в силу с начала года привело к тому, что ответственные участники светотехнического рынка оказались в сложной ситуации. Пусковой ток, о требованиях к которому идет речь, является одной из характеристик осветительных приборов, влияющих на потребительские свойства, параметры энергоснабжения и безопасность эксплуатации осветительных установок. Но ранее ни в каких нормативно-правовых актах данное понятие не нормировалось, поэтому требование по п. 27 не имеет ни методологической, ни технически обоснованной базы.

Мнение специалиста Ольга Грекова, генеральный директор АПСС С учетом складывающейся ситуации и во избежание возможных спекуляций и провоцирования нарушений при создании сетей электроснабжения, влияющих на безопасность эксплуатации осветительных установок, АПСС готовит ряд обращений в соответствующие уполномоченные и причастные органы, чтобы исправить создавшееся положение и информировать об этом отраслевое сообщество. Одновременно обращаемся ко всем участникам светотехнического рынка и заинтересованным сообществам за поддержкой в объективном разрешении данного проблемного вопроса.

лению Правительства РФ № 1312 «О внесении изменений в требования к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения». Одним из требований, вступивших в силу на втором этапе, является пункт 27, который гласит: «Пусковой ток светильников на этапе 2 не должен быть более 5‑кратного рабочего тока источника питания» (пункт введен Постановлением Правительства РФ № 1312 от 3 ноября 2018 года). Мы считаем необходимым произвести корректировку формулировки п. 27 и изложить определение и требования к характеристикам пускового тока в однозначно трактуемых терминах и определениях (например, адаптированных к аналогичным требованиям по ГОСТ Р 55950–2014), достаточных

для адекватного выбора автоматов защиты электрической сети, а именно, с учетом не только амплитуды, но и длительности импульса или нескольких импульсов различной формы в процессе включения светильника. Как вариант наиболее полно отвечающей технической целесообразности предлагается следующая формулировка: «Характеристики пускового тока светильников описываются величиной амплитудного значения тока и длительностью на уровне полуамплитуды одного или нескольких импульсов (А×мкс) суммарно. Характеристики пускового тока светильников должны указываться в ТУ, сопроводительной документации и на этикетке на корпусе светильника». Материал подготовлен пресс-службой АПСС

Современная светотехника, #1 2020

3

световые приборы и системы

Тепловые и оптические проблемы полупроводникового освещения для автомобилей Умут Зейнеп Урас (Umut Zeynep Uras), Ахмет Мете Муслу (Ahmet Mete Muslu) и Мехмет Арик (Mehmet Arik), Центр EVATEG энергоэффективной электроники и технологий освещения факультета машиностроения Инженерного колледжа Университета Озъегина, Фатих Горен (Fatih Goren), корпорация FARBA Светодиоды изменили автомобильное освещение даже в большей степени, чем общее освещение. В то время как эффективность устройств возрастала и каждые несколько недель сообщалось о новых улучшениях, критически важной и ключевой частью системы оставался отвод тепла. В данной статье авторы рассказывают о взаимосвязи между фотометрическими, электрическими и тепловыми параметрами автомобильного освещения.

З

За последнее десятилетие в связи с внедрением устройств на основе светодиодов автомобильное освещение претерпело значительные изменения. Полупроводниковые источники света – светодиоды – сочетают широкую цветовую гамму, исключительную энергоэффективность и доступность. Однако при их внедрении возникают различные трудности. Фотометрические, электрические и тепловые свойства светодиодов тесно взаимо­ связаны. Поэтому для достижения желаемых показателей эффективности при разработке систем освещения эти взаимозависимые параметры необходимо тщательно анализировать. Световая отдача светодиодных систем очень чувствительна к температуре

4

www.lightingmedia.ru

Рис. 1. Примеры светодиодных автомобильных фар, производимых корпорацией FARBA для AUDI A8L, Volkswagen Touareg и Mercedes E-Class Coupe

гетероперехода светодиодов, поскольку при изменении температуры меняется их световой поток. Вот почему для достижения оптимальных характеристик проектировщики должны учитывать зависимость между электрическими, фотометрическими и тепловыми величинами. В этом исследовании продемонстрирована зависимость между фотометрическими,

электрическими и тепловыми параметрами в автомобильном освещении. Показано, что для создания систем автомобильного освещения нового поколения необходимы новые тепловые и оптические технологии (рис. 1).

Введение

Современные системы автомобильного освещения в основном включа-

световые приборы и системы ют фары и стоп-сигналы, развитие которых продолжается в течение последних нескольких десятилетий. Характеристики фар постепенно улучшались на протяжении всего периода разработок. Для самых ранних фар, созданных еще в конце 1880‑х годов, использовались ацетилен или масло. Затем появилась технология, изменившая правила игры, и в 1898 году на рынок вышли первые электрические фары [1]. После полувекового развития технологии в 1962 году была представлена первая галогенная лампа для использования в транспортных средствах в качестве фары, затем в Европе стали появляться фары с уникальными источниками света [2, 3]. Один из этих источников освещения – светодиоды – сегодня эффективно применяется в автомобильных фарах, поскольку с 2004 года светодиоды переживают бурное развитие. Фактически первая полностью светодиодная фара была установлена в спортивном автомобиле Audi R8 [4]. В наши дни прогресс в области светодиодного автомобильного освещения постепенно смещается от моделей автомобилей премиум-класса к среднеценовому сегменту [5]. По сравнению с обычными системами технологии светодиодного освещения предлагают значительные преимущества – это эффективность использования энергии, срок службы, надежность и дизайн [6, 7]. Использование светодиодных источников света в автомобильных фарах особенно важно с точки зрения безопасности, поскольку они очень быстро реагируют на изменение электрического сигнала. Время включения светодиодной лампы меньше, чем у стандартной лампы на миллисекунды, что существенно меняет тормозной путь при высокой скорости движения автомобиля [8]. Согласно одному из недавних прогнозов, к 2030 году 20% передних фар легковых автомобилей будут оснащены светодиодными устройствами по сравнению с 2% в 2015 году [9]. Фактически прогнозы показывают, что сектор светодиодных фар будет увеличиваться при совокупном среднегодовом темпе роста (CAGR) на 20% и начнет доминировать. Наиболее широкое применение светодиодов в передних фарах наблюдается в Европе

Таблица. Потребляемая мощность типичного светодиода на печатной плате дневных ходовых огней Температура светодиода, °C 30 50 70 100 120

Напряжение, В

Ток, А

3,005 2,946 2,893 2,821

0,264 0,265 0,267 0,269

Электрическая мощность, Вт 0,793 0,782 0,772 0,760

2,777

0,271

0,752

и Японии, где к 2030 году проникновение светодиодов, как ожидается, составит 36 и 45% соответственно, при показателях всего около 4 и 6% в этих регионах в 2015 году [10]. В дополнение к автомобилям верхнего ценового сегмента, в последнее время светодиодные системы начали появляться и в среднеценовых сегментах. Ожидается, что использование светодиодов в автомобильном освещении будет еще более значительным, если учесть новые тенденции в области беспилотных транспортных средств, «Интернета вещей» и VLC – технологии связи по видимому свету [11–13]. Поскольку светодиодная технология дает большие преимущества благодаря своей полупроводниковой природе, она будет играть важную роль во многих областях. Передовые технологии, включая AFS (Advanced Front Lighting System – адаптивное освещение дороги), ADB (Adaptive Driving Beam – неслепящий дальний свет), дальний свет без бликов, автоматическое выравнивание и матричный луч (matrix beam), применяют светодиодные источники света и позволяют

a)

Тепловыделение, Вт 0,5753 0,5674 0,5599 0,5513 0,5453

эффективно освещать заданную область. Поскольку современные системы освещения включают электронные системы управления, технологические достижения в автомобильном освещении обычно классифицируются как «цифровое освещение». Тенденции в автомобильном наружном освещении сегодня сфокусированы в системах переднего (фары) и заднего (задние фонари) освещения [14, 15]. Современные матричные системы, лазерные фары, ЖК-дисплеи и цифровые микрозеркальные устройства (DMD) – это новые подходы, которые определят будущее фар. В дальнейшем также можно ожидать интеграции OLED (органических светодиодов) и матриц микролинз (MLA) в системы задних фонарей. Следует отметить, что современные матричные системы используются только для дальнего света и все еще продолжают совершенствоваться. Впоследствии, однако, матричные системы будут сочетать функции не только дальнего, но и ближнего света. Таким образом, они смогут адаптироваться к условиям вождения благодаря бо-

б)

Рис. 2. Печатная плата FR4: a) со стороны светодиодов; б) со стороны электроники

Современная светотехника, #1 2020

5

световые приборы и системы лее простой структуре. Это позволит переключаться между высоким и низким лучами с помощью датчиков в соответствии с данными о встречном трафике [16]. Системы ЖК-дисплеев со светодиодными чипами и микрооптикой также интегрируются в фары, поскольку могут обеспечить освещение высокой четкости. Хотя использование ЖК-дисплея для получения адаптивных передних фар впервые было предложено в 1989 году [17], современная интеграция светодиодной матрицы в ЖК-системы открывает новые перспективы для достижения разрешения примерно в 50 000 пикселей. Кроме того, появились цифровые микрозеркальные устройства – системы, которые могут фокусировать свет в определенной точке с помощью электронного управления перемещением сотен тысяч зеркал размером порядка микрона. Каждое микроскопическое зеркало на поверхности представляет пиксель изображения, и они могут поворачиваться на ±10–12° в положение ВКЛ или ВЫКЛ. Во включенном состоянии пиксель становится ярким на экране, поскольку на линзу попадает отраженный свет от источника, а в выключенном состоянии он становится темным, когда свет направляется в другую область [18]. В дополнение к совершенствованию передних фар существуют и различные идеи, которые застав-

ляют ученых и инженеров стремиться к совершенствованию заднего освещения автомобилей. В настоящее время OLED устанавливают только в сигнальных огнях автомобилей, поскольку их яркость намного ниже, чем у светодиодов. Поэтому исследователи обращают внимание на увеличение светового потока OLED для будущих применений. Кроме того, хотя в настоящее время матрицы микролинз используются в различных развлекательных устройствах микропроекторов, они также могут быть пригодны для проецирования света в виде определенных знаков или предупреждений на поверхности дороги или тротуара. Хотя эти технологии разрабатываются для будущих применений, из-за высокой мощности в ограниченном пространстве возникают связанные с этим оптотермические проблемы и проблемы с надежностью. В таблице показаны потребляемая электрическая мощность и значения генерируемой тепловой мощности типичного светодиода на светодиодном модуле дневных ходовых огней, измеренные при различных температурах светодиода в диапазоне +30…+120°C, КПД оптической системы – 27,45% [8]. Работа светодиодов при повышенных температурах не только уменьшает их срок службы, но и приводит к значительному сокращению количества генерируемого света и снижению оптической эффективности. Фак-

Дифференциальный зонд Токовый зонд

Плата со стороны электроники

Источник питания постоянного тока

Плата со стороны светодиодов

Цифровой осциллограф

Светодиодный модуль

Рис. 3. Экспериментальная установка для электрических измерений

6

www.lightingmedia.ru

тически для интеграции этих новых технологий в существующие системы необходимо учитывать взаимосвязь оптических, электрических и тепловых характеристик светодиодов. По этой причине данное исследование посвящено определению взаимосвязи между оптическими, электрическими и тепловыми характеристиками светодиодов для автомобильной промышленности. В этом исследовании для имитации светодиодной платы фары автомобиля была разработана и изготовлена тестовая плата с несколькими желтыми и красными светодиодами. Это светодиодное устройство с обычной гибкой печатной платой FR4 предназначено для изучения взаимосвязи между оптическими, электрическими и тепловыми характеристиками красного и желтого светодиодов. В системе наружного заднего освещения автомобиля обычно установлены подобные светодиодные модули на базе FR4. Он имеет двухстороннюю конструкцию: с одной стороны расположена электроника, а с другой – светодиоды (рис. 2). Идентичные гибкие печатные платы FR4 толщиной 200 мкм были прикреплены к подложке FR4 размерами 66×80×2,75 мм. На передней стороне платы установлено 10 красных и шесть желтых светодиодов, а электроника, управляющая светодиодами, располагается на задней стороне печатной платы. Светодиодные устройства работают при шести различных уровнях мощности. Во‑первых, только красные светодиоды действуют при шести различных входных электрических мощностях 0,5–3 Вт. Затем только желтые светодиоды питаются отдельно при одинаковой входной мощности. Электрические измерения для определения входной мощности светодиодов проводятся с помощью цифрового осциллографа. Для электрического подключения красных светодиодов создано две параллельные цепи, в каждой цепи размещены пять подключенных последовательно красных светодиодных чипов. Шесть желтых светодиодных чипов соединены последовательно в цепи SIGNAL (сигнал). Светодиодный светильник подключается к источнику питания с помощью проводов «поворот», «стоп-сигнал»

световые приборы и системы

Рис. 4. Изменение электрической мощности красных и желтых светодиодов относительно общей электрической мощности, подаваемой на печатную плату

и GND. Для выполнения измерений к осциллографу подключаются дифференциальный и токовый зонды. Затем определяется разность напряжений на одной из цепей и электрический ток, проходящий через эту цепь. Установка для проведения электрических измерений светодиодов показана на рисунке 3. Измерения проводились для различных уровней мощности в диапазоне 0,5–3 Вт. Как видно на рисунке 4, при более высоких уровнях электрической мощности, подаваемой на плату, рост электрической входной мощности и красных, и желтых светодиодов уменьшается, а также уменьшается ее отношение к общей входной мощности. При самой низкой общей входной мощности схемы 80% этой мощности (494,5 мВт) подается на красные светодиоды, в то время как при самой высокой входной мощности только 33,5% от общей входной мощности подается на те же светодиоды. Аналогичная ситуация наблюдается и для желтых светодиодов. При минимальном уровне мощности на желтые светодиоды подается 91,2% от общей входной энергии, но это значение снижается до 64,5%, когда входная мощность повышается до самого высокого уровня. Кроме того, были проведены тепловые эксперименты для светодиодов

каждого цвета и каждой мощности, чтобы наблюдать изменение тепловых характеристик светодиодной фары. Красные и желтые светодиоды работали раздельно в двух случаях для шести различных режимов питания. Общая входная мощность, подаваемая на светодиодную фару в этих экспериментах, составляла 500, 1000, 1500, 2000, 2500 и 3000 мВт. Входная мощность, подаваемая только на красные светодиоды, составляла 396, 737, 879, 931, 968 и 997 мВт, для желтых светодиодов – 433, 907, 1284, 1606, 1835 и 1929 мВт.

a)

г)

На рисунках 5 и 6 представлены ИК-изображения светодиодной фары при разных уровнях входной мощности для красных и желтых светодиодов соответственно. На рисун­ках 5в–е дано ИК-изображение компонентов, используемых для управления красными светодиодами. Электроника, отвечающая за управление желтыми светодиодами, расположена в правой части, что соответствует левой части со стороны светодиодов. Как показано на рисунке 5, с увеличением входной мощности горячие точки над красными светодиодами

б)

в)

д)

е)

Рис. 5. ИК-изображения светодиодной фары при электрической входной мощности красных светодиодов: а) 396 мВт; б) 737 мВт; в) 879 мВт; г) 931 мВт; д) 968 мВт; е) 997 мВт

Современная светотехника, #1 2020

7

световые приборы и системы

a)

г)

б)

в)

д)

е)

Рис. 6. ИК-изображения светодиодной фары при электрической входной мощности желтых светодиодов составляет: а) 433 мВт; б) 907 мВт; в) 1284 мВт; г) 1606 мВт; д) 1835 мВт; е) 1929 мВт

становятся более критичными. Температура правой стороны светодиодной фары, где расположены светодиоды LED1, LED2, LED3, LED4 и LED5, выше, и над этими светодиодами наблюдается несколько локальных горячих точек. Таким образом, происходит неравномерное распределение температуры по плате светодиодной фары. С другой стороны, локальная горячая точка сначала формируется вокруг желтых светодиодов, как показано на рисунке 6. Из изображения можно сделать вывод, что при возрастании входной мощности горячие точки распространяются на окружение этих светодиодов. В последних двух экспериментах температура левой стороны стала выше, и локальные горячие точки проявились

Рис. 7. Максимальные температуры красных светодиодов при различной электрической входной мощности

Рис. 8. Максимальные температуры желтых светодиодов при различной электрической входной мощности

8

www.lightingmedia.ru

световые приборы и системы более отчетливо над светодиодами 12, 15 и 16. Максимальные температуры красных и желтых светодиодов при шести различных условиях питания представлены на рисунках 7 и 8 со­ ответственно. Наблюдается линейное увеличение максимальной температуры красных светодиодов 6, 7, 8, 9 и 10 и всех желтых светодиодов. Однако максимальная температура некоторых красных светодиодов (светодиоды 1, 2, 3, 4 и 5) и желтых светодиодов (светодиоды 15 и 16) резко возрастает после определенного значения входной мощности. Это происходит после второго наименьшего уровня входной мощности около 737 мВт для красных светодиодов и второго наивысшего уровня входной мощности около 1835 мВт для желтых светодиодов из-за рассеяния тепла от электроники на задней стороне платы. Также замечено, что наклон кривых первых пяти красных светодиодов примерно вдвое больше наклона кривых остальных пяти светодиодов. На рисунке 9 показана максимальная температура красного и желтого светодиодов. По оси х показано общее выделение тепла красными и желтыми светодиодами, рассчитанное как разница между общей входной мощностью светодиодов и общего потока излучения светодиодов, а по оси у показано изменение температуры светодиодов 2 и 12, имеющих наибольшую температуру поверхности среди десяти красных и шести желтых светодиодов соответственно. В дополнение к электрической мощности питания к повышению температуры светодиодов 2 и 12 также привело тепловыделение от работающей электроники. Следовательно, скорость увеличения максимальной температуры светодиода превышает общее выделение тепла.

Рис. 9. Зависимость максимальной температуры светодиодов от общего тепловыделения красных и желтых светодиодов

Рис. 10. Спектр излучения красных светодиодов при различных условиях электропитания

Оптические измерения

После электрических и тепловых экспериментов были проведены оптические исследования на той же светодиодной фаре для определения фотометрических и радиометрических характеристик источника света. Оптические эксперименты выполнялись на светодиодном светильнике на гибкой печатной плате при раз-

Рис. 11. Спектр излучения желтых светодиодов при различных условиях электропитания

личных условиях мощности. Спектры излучения красного и желтого светодиодов при заданных условиях мощ-

ности представлены на рисунках 10 и 11 соответственно. На рисунках видно, что пиковая длина волны

Современная светотехника, #1 2020

9

световые приборы и системы

Рис. 12. Зависимость пиковой длины волны от электрической входной мощности красного и желтого светодиодов

Рис. 13. Зависимость мощности излучения от электрической мощности красного и желтого светодиодов

Рис. 14. Зависимость световой отдачи от электрической мощности красного и желтого светодиодов

смещается вправо из-за увеличения входной мощности и уменьшения ширины запрещенной зоны. Фактически энергия запрещенной зоны зависит от температуры из-за электрон-фотонных взаимодействий и колебаний решетки [19].

10

www.lightingmedia.ru

Во время испытаний красного светодиода, поскольку общая входная мощность, подаваемая на светодиодный источник света, увеличивается на 2,5 Вт, максимальная длина волны сдвигается на 4 нм. С другой стороны, когда входная мощность

желтых светодиодов увеличивается с 0,5 до 2 Вт, пиковая длина волны смещается вправо на 6 нм, а поток излучения на пиковой длине волны увеличивается на 1,7 мВт. Когда входная мощность желтых светодиодов изменяется с 2 до 4 Вт, пиковая длина волны сдвигается вправо на 3 нм, а поток излучения на пиковой длине волны падает на 0,8 мВт. Следовательно, снижение эффективности может быть выведено из падения относительного потока излучения. На рисунке 12 показан максимальный прирост длины волны по отношению к входной электрической мощности светодиодов. Увеличение пиковой длины волны красных светодиодов ускоряется после третьего режима мощности из-за повышения температуры гетероперехода. У желтых светодиодов увеличение пиковой длины волны ускоряется при максимальной мощности. Зависимость мощности излучения от входной мощности красного и желтого светодиодов представлено на рисунке 13. Хотя существует линейная зависимость между потоком излучения и входной мощностью красных светодиодов, поток излучения увеличивается на 2,5% с увеличением входной мощности на 7% при трех последних режимах питания. Однако через некоторое время поток излучения начинает уменьшаться, хотя входная мощность увеличивается. Помимо того что входная мощность желтых светодиодов повышена, температура гетероперехода светодиодов также увеличивается из-за неэффективного отвода тепла на плате FR4. Из-за повышения температуры гетероперехода оптическая мощность светодиода в этом случае падает. Когда входная мощность красных светодиодов увеличивается с 395,5 до 996,5 мВт, световая отдача уменьшается на 13,6 лм/Вт, это видно на рисунке 14. В последнем случае наблюдается резкое падение светоотдачи по сравнению с первыми пятью случаями, поскольку температура гетероперехода увеличивается сильнее при более высоких токах возбуждения. Когда входная мощность желтых светодиодов увеличивается с 432,8 до 1928,5 мВт, световая отдача снижается на 24,6 лм/Вт. До четвертого усло-

световые приборы и системы

Рис. 15. Зависимость общего тепловыделения и максимальной температуры светодиода от электрической входной мощности

Рис. 16. Зависимость светового потока светодиодов и максимальной температуры светодиодов от электрической входной мощности

вия эксперимента световая отдача изменяется медленно, затем она начинает падать быстрее. Падение светового потока вызывает сниже-

ние световой отдачи. В результате для желтых светодиодов уровень мощности 1600 мВт является критическим.

Результаты и обсуждения

Для красных и желтых светодиодов, предназначенных для автомобильной системы наружного

Современная светотехника, #1 2020

11

световые приборы и системы

Рис. 17. Количество выделяемого тепла и потока излучения светодиодов при различных условиях питания

освещения, определено термоэлектрофотометрическое соотношение. Как показано на рисунке 15, тепловыделение как красных, так и желтых светодиодов линейно возрастает с увеличением входной мощности светодиода. Однако из-за дополнительного эффекта тепловыделения электроники максимальные темпе-

ратуры красных и желтых светодиодов возрастают. На рисунке 16 показана зависимость светового потока от входной мощности красных и желтых светодиодов. Следует отметить, что световой поток красных светодиодов существенно не изменяется до уровня входной мощности светодиодов

879 мВт, в то время как световой поток желтых светодиодов начинает уменьшаться после того, как входная мощность светодиодов превысит значение 1606,1 мВт. Таким образом, питание светодиодов при входной мощности, превышающей определенное значение, для автомобильных систем освещения неэффек-

Рис. 18. Соотношение между максимальной температурой светодиодов и коэффициентом преобразования для желтых светодиодов

12

www.lightingmedia.ru

световые приборы и системы тивно. Схожие тенденции изменения светового потока и максимальной температуры светодиодов при изменении входной мощности светодиодов наблюдается как у красных, так и у желтых светодиодов. Из графика может быть выведена обратная зависимость между температурой гетероперехода и световым потоком. Кроме того, на графике видно, что скорость нарастания максимальной температуры слегка возрастает при последнем значении мощности. Как наблюдалось в эксперименте, входная электрическая мощность преобразуется в энергию излучения и генерацию тепла. Количество выделяемого тепла варьируется в зависимости от параметров технологий охлаждения систем освещения. На рисунке 17 показана зависимость потока излучения и тепловыделения красных и желтых светодиодов от электрической мощности светодиодов. Когда входная мощность красных светодиодов составляет 395,5 мВт, 43% электроэнергии превращается в поток излучения. Однако если ее увеличить до 996,5 мВт, в поток излучения будет преобразовываться 37% электроэнергии. В случае желтых светодиодов, когда входная мощность составляет 432,8 мВт, в поток излучения превращается 12% электроэнергии. С другой стороны, если она будет повышена до 1928,5 мВт, только 5% электроэнергии будет преобразовываться в поток излучения. Следовательно, коэффициент преобразования красного и желтого светодиодов уменьшается на 6 и 7% соответственно из-за увеличения температуры гетероперехода. Зависимость коэффициента преобразования от максимальной температуры светодиода представлена на рисунке 18. Выявлена взаимосвязь между максимальной температурой поверхности светодиода и коэффициентом преобразования. При увеличении максимальной температуры коэффициент преобразования светодиода уменьшается. Эта корреляция относится к плате с несколькими кристаллами светодиодов, и предполагается, что все светодиоды имеют одинаковую мощность излучения и температуру. Однако из-за неравномерного рас-

пределения тепла светодиоды могут иметь разные потоки излучения и температуры.

Резюме и выводы

В настоящее время светодиоды широко используются во множестве применений – от общего освещения до дисплеев, от автомобильного освещения до сельского хозяйства. В этом исследовании мы осветили ряд термических, электрических и оптических проблем автомобильного освещения. Установлено, что благодаря более чем 5‑кратному повышению эффективности и 8‑кратному увеличению срока службы по сравнению с обычными осветительными приборами светодиоды их быстро заменят. Однако стоимость все еще является серьезным препятствием и тормозит проникновение светодиодов на рынок. В то время как автомобили премиум-класса начали быстро использовать данные технологии, еще есть возможности для улучшения этих устройств. Высокая температура гетероперехода, проблемы с оптическим распределением, блики от фар для встречных автомобилей и пешеходов, срок службы и задачи миниатюризации по-прежнему представляют собой проблему для отрасли.

Благодарности

Авторы выражают благодарность центру EVATEG в Университете Озъегина за предоставление возможности использовать вычислительные и экспериментальные мощности, а также корпорации FARBA за предоставление тестовых образцов для экспериментальных исследований. Литература 1. Georgano G. N. Early and Vintage Cars 1886–1930 (A World of Wheels Series). Mason Crest, 2002.

2. Moore D. W. Headlamp History and Harmonization. University of Michigan, Transportation Research Institute, 1998.

3. Grueninger. W. The Difference Between US and European Lights. 2010. www.motivemag. com/pub/feature/tech/Motive_Tech_The_Difference_ Between_US_and_European_Lights.shtml 4. Hanlon M. Audi R8 V10 becomes first all-LED car. 2009, January 4. www.newatlas.com/audir8‑v10‑becomes-first-all-led-car/10655

5. TrendForce. LED Manufacturers Will Uplift the Technology Entry Level and Find New Applications in Hopes to Raise Profitability in 2015. Press Release, 2014. www.press.trendforce. com/press/20141215–1761 6. Kovac, J., Peternai, L., Lengyel O. Advanced light emitting diodes structures for optoelectronic applications//Thin Solid Films.

2003. Vol. 433, Iss. 1–2.

7. Eichhorn K. LEDs in automotive lighting. Proc.

SPIE 6134, Light Emitting Diodes: Research Manufacturing, and Applications X, Integrated Optoelectronic Devices. San Jose, California, US, 2006.

8. Özdil, İ. Otomotiv Aydınlatma Sistemlerinde Kullanılan LED'li Elektronik Devre Kartlarının Hesaplamalı Isıl Analizi. Master Thesis, Uludağ University Institute of Science and Technology, Mechanical Engineering, 2015.

9. LED Headlamps: 20% by '30? Driving Vision News (DVN), 2016. www.drivingvisionnews. com/news/lighting/74 10. Roberts G. LED headlights forecast to be on one in five cars by 2030 – just auto's QUBE, QUBE – accurate lighting sector insights, 2016.

11. Florentine E., Andersen H., Ang M. A., Pendleton S. D., Fu G. M. J, Ang M. H. Jr. Self-Driving Vehicle Acknowledgement of Pedestrian Presence Conveyed via Light-emitting Diodes. Humanoid Nanotechnology Information Technology Communication and Control Environment and Management (HNICEM) International Conference on. IEEE, 2015.

12. Arik M., Uras U. Z. Thermal Issues Posed by Compact Packaging and IoT for Next Generation SSL, LED Professional. LpR64, Nov/Dec 2017.

13. Chi N., Wang Y., Wang Y., Huang X., Lu X. Ultra-high-speed single red-greenblue light-emitting diode-based visible light communication system utilizing advanced modulation formats. Chin. Opt. Lett., 2014.

14. Driving Vision News. The Future of Automotive Lighting. Paris, DVN, 2014.

15. Driving Vision News. The Future of Automotive Lighting Report. Frankfurt, DVN, 2016.

16. Valeo Service. Valeo Matrix Beam Headlights Provide Better Visibility Without Blinding Oncoming Drivers, 2018. www.valeoservice. com/en-com/newsroom/valeo-matrix-beamheadlights-provide-better-visibility-withoutblinding-oncoming-drivers 17. Khanh T. Q. Proc. 11th International Symposium on Automotive Lighting, 2015, Vol. 16.

18. Lee B. Introduction to ±12 Degree Orthogonal Digital Micromirror Devices (DMDs).

Texas Instruments, DLPA008B – July 2008, Revised February 2018.

19. Jing W., Yumei W., Ping L. Sanshan W. Junction-temperature estimation in AlGaInP light-emitting diodes using the luminescence spectra method//Journal of Semiconductors. 2016. Vol. 37. No. 6.

Современная светотехника, #1 2020

13

искусственный интеллект

Искусственный интеллект и освещение Анри Жюслен (Henri Juslén), доктор технических наук, глава отдела перспективной светотехники, Омар Насир (Omar Nasir), магистр технических наук, специалист по анализу данных, Джавад Нури (Javad Nouri), магистр наук, специалист по анализу данных, Helvar Oy Ab В последнее время искусственный интеллект (ИИ) стал двигателем прогресса почти в каждой отрасли, демонстрируя свой потенциал радикального изменения традиционных процессов. В обычной литературе термин «ИИ» используется наравне с понятием «машинное обучение», для которого различные инструменты уже стали привычными. Авторы рассказывают об искусственном интеллекте в контексте светотехнической отрасли, где сфера применения ИИ также довольно широка и оказывает влияние на различные этапы жизненного цикла систем освещения, такие как проектирование, монтаж, ввод в эксплуатацию и настройка.

С

Светотехническая отрасль постоянно внедряет новые методы проектирования и управления освещением. Среди основных трансформационных изменений отрасли можно выделить эволюцию лампочки и внедрение взаимодействующих компонентов освещения, реализующих такие протоколы, как DALI. В последнее время искусственный интеллект стал двигателем прогресса почти в каждой отрасли, радикально изменяя традиционные процессы. В контексте светотехнической отрасли сфера применения искусственного интеллекта интригующе широка. Например, самообучающаяся сеть светотехнических компонентов может взаимодействовать и настраи-

14

www.lightingmedia.ru

ваться сама, не требуя вмешательства человека, подобно системам автоматического ввода в эксплуатацию, используемым в ИТ-индустрии. Это позволит сократить время, необходимое для ввода в эксплуатацию новых систем освещения. Наблюдая и измеряя параметры внутренней среды, система освещения на основе искусственного интеллекта может оптимизировать и настраивать параметры освещения для положительного воздействия на восприятие и комфорт людей. Полезность такой системы не ограничивается конечными пользователями или арендаторами, но распространяется и на другие заинтересованные стороны, в том числе на владельцев зданий и управляющих объектами. Сеть компонентов освещения непрерывно генерирует данные, которые собираются и хранятся на централизованном сервере. Алгоритмы ИИ могут быть разработаны для их использования в отдельном компоненте, например, в датчике (в случае децентрализованных решений в реальном времени) или на сервере (для принятия централизованных решений). Кроме того, собранные данные могут применяться для других систем управления зданиями – отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или систем управления доступом. Однако эта технология не лишена своих сложностей. Камеры, дополненные искусственным интеллектом, могут с высокой достоверностью детектировать присутствие и движение в комнате или пространстве, но использование визуальных данных потребует строгого соблюдения законов о конфиденциальности. Еще одной важной проблемой становится ограниченность понимания людьми сути ИИ, что также препятствует его быстрому внедрению. Таким образом, при условии соблюдения конфиденциальности существует множество возможностей для при-

менения ИИ в сфере освещения, что оказывает значительное влияние на повышение комфорта пользователей, увеличение производительности и в конечном счете на прибыль. Искусственный интеллект относится к системам, созданным человеком и способным интерпретировать окружающую среду, в которой они находятся, делать выводы и предпринимать действия, позволяющие в максимальной степени достигать заранее определенных целей. Логика принятия таких решений может быть либо явно запрограммирована, либо автоматически усвоена из окружающей среды. Первые системы обычно называют системами на основе продукционных правил. Примером являются так называемые экспертные системы, действующие в определенной предметной области и предназначенные, в частности, для диагностики заболеваний, помогающие врачам выполнять диагностику с учетом симптомов, сведения о которых получены от пациента. Правила таких систем создаются и настраиваются людьми, экспертами в конкретной сфере. Машинное обучение – часть науки об искусственном интеллекте и изу­ чает способность систем учиться, находить закономерности и принимать решения на основе данных, которые они получают из окружающей среды, не будучи явно запрограммированными. Так, машинное обучение можно использовать для прогнозирования вероятности событий, которые произойдут в будущем, или для автоматического определения того, какие товары в универмаге с большей вероятностью будут куплены. На рисунке 1 показана искусственная нейронная сеть, представляющая собой систему машинного обучения, вдохновленную биологическими нейронами. В таких системах единицы, известные как нейроны, работают совместно. Каждый нейрон получает

искусственный интеллект сигнал либо от окружающей среды, либо от других нейронов и на основе входного сигнала производит выходной сигнал. Выходы нейронов могут, в свою очередь, передаваться другим нейронам в качестве входных сигналов или использоваться непосредственно для выполнения действий. Когда сети нейронов получают достаточно данных и наблюдают результаты своих действий, они адаптируются и учатся корректировать свои входные данные таким образом, чтобы их выходные данные приводили к наилучшему результату для поставленной задачи. Этот этап известен как обучение сети. Нейронные сети организованы в слои, так что выход одного слоя становится входом для следующего слоя. Количество этих слоев называется «глубина» сети. Как правило, способность сети извлекать уроки из полученных данных улучшается с увеличением ее глубины, что повышает точность выполнения поставленной задачи. Однако использование более глубокой сети означает, что для обучения такой сети требуется больше ресурсов. Искусственные нейронные сети существуют с 1940‑х годов, но тогда ограничивающим фактором была вычислительная интенсивность алгоритмов для обучения сетей. В последнее время, с развитием вычислений общего назначения на графических процессорах и с возможностью применения большого количества данных, доступных для обучения сетей, глубокие нейронные сети могут обучаться и эксплуатироваться более эффективно, а глубокое обучение получило широкое распространено и используется в промышленности для решения реальных задач. Хотя искусственный интеллект, машинное обучение, искусственные нейронные сети и глубокое обучение иногда могут быть взаимозаменяемы, следует различать и понимать их особенности. На рисунке 2 показано соотношение между этими понятиями на диаграмме Венна. Машинное обучение делится на две категории: контролируемое и неконтролируемое обучение. Контролируемое обучение предусматривает ознакомление системы с входными данными и соответствующими им

Рис. 1. Искусственная нейронная сеть со взаимосвязанными слоями нейронов [1]

выходными значениями, в результате чего она учится прогнозировать выход исходя из входных данных. Примером может служить прогнозирование цен на жилье с использованием таких характеристик, как площадь, район и т. д. Система использует данные за прошедшие периоды о ценах на жилье и взаимосвязи между особенностями здания и ценой и учится прогнозировать цену в будущем. Напротив, в неконтролируемых задачах мы обычно не знаем контрольных данных, но мы ищем шаблоны и закономерности в них. Классическим примером задачи неконтролируемого

машинного обучения является автоматическая группировка объектов таким образом, чтобы похожие объекты попадали в один и тот же блок. Контролируемые задачи, в свою очередь, можно разделить на задачи классификации и регрессии. В задачах регрессии выход представляет собой непрерывное число, например цену на недвижимость. Задача классификации определяется способностью системы прогнозировать категорию или класс входных данных – например, предсказать, будет ли завтра погода солнечной, облачной, дождливой и т. д.

Рис. 2. Искусственный интеллект и машинное обучение

Современная светотехника, #1 2020

15

искусственный интеллект Инструменты

Многие отрасли промышленности уже давно начали использовать искусственный интеллект и машинное обучение для повышения прибыли. Таким образом были созданы разные варианты инфраструктуры и разнообразные инструменты, которые находятся в распоряжении отраслей, использующих в своих бизнес-стратегиях подходы, основанные на данных. В «Интернете вещей» для сбора сведений с расположенных в зданиях устройств доступны и широко используются аппаратная и программная инфраструктуры, а для хранения, анализа и доставки конечных решений из собранных данных применяется и облачная инфраструктура. Поставщики облачных услуг, такие как Amazon Web Service (AWS), Google Cloud Platform (GCP) и Microsoft Azure, имеют инструменты, необходимые для сбора и хранения данных. Кроме того, для использования «Интернета вещей» эти облачные провайдеры располагают собственными решениями, такими как AWS IoT, GCP IoT Core и Azure IoT Hub. Если рассматривать программные средства реализации современных алгоритмов, то среди доступных и простых в использовании инструментов для анализа данных и машинного обучения следует отметить библиотеки pandas и scikit-learn на Python, а также средства для глубоких нейронных сетей, в том числе Tensorflow, PyTorch, и Microsoft Cognitive Toolkit (CNTK). Столь широкий выбор инструментов и инфраструктур облегчает освоение искусственного интеллекта новыми отраслями промышленности, поскольку им не нужно начинать с нуля. Единственное, что потребуется, – создать информационный канал для сбора данных, используя доступные инструменты, и с помощью обработки данных построить решение.

Возможности искусственного интеллекта в освещении

В целом, современные системы управления освещением построены на уверенности в том, что мы знаем, что произойдет сейчас и в будущем, то есть где-то есть идеолог (специфи-

16

www.lightingmedia.ru

катор или разработчик), способный разработать правила, регулирующие работу освещения в различных ситуациях. Однако в реальности такого человека нет ни в одном профессиональном проекте освещения. До сих пор эта проблема решалась путем повторного ввода в эксплуатацию или переконфигурации, и для этих целей к проекту привлекался эксперт. Системы освещения становятся все более гибкими и сложными в настройке и требующими специальных знаний и дополнительных ресурсов. Поэтому в осветительной промышленности на всех этапах жизненного цикла освещения, от проектирования, ввода в эксплуатацию и до конечного пользователя, мы имеем дело как с контролируемыми, так и с неконтролируемыми проблемами машинного обучения. Довольно часто конечные пользователи либо не замечают, либо не понимают, что освещение может и должно работать лучше. Это означает, что эксперт приглашается только тогда, когда проблема серьезна (например, свет не включается или пульсирует). Затем специалист должен изучить систему освещения, пространство, пользователей и их задачи в течение длительного периода, чтобы иметь возможность подготовить оптимальное светотехническое решение на любое время суток. К сожалению, в большинстве ситуаций такой подход нельзя назвать ни доступным, ни практичным.

ИИ для проектировщиков

Самообучающиеся алгоритмы, то есть непрерывный автоматический ввод в эксплуатацию с помощью машинного обучения, потенциально могут работать в качестве «эксперта на месте» и способствовать более широкому внедрению управляемого освещения. С точки зрения проектировщиков это означает уменьшение компромиссов. Освещение может быть спроектировано без огромных допусков, обусловленных, например, постепенной деградацией источников света. Будущие решения в области искусственного интеллекта также помогут сделать проектирование освещения более быстрым и успешным. Например, если пользователи широ-

ко распространенного программного обеспечения для проектирования освещения будут хранить свои данные в облачной базе, то в дальнейшем они начнут получать от ИИ качественные рекомендации в самом начале разработки очередного проекта освещения. Очевидно, что это один из тех примеров, когда для обеспечения успешного решения требуется дополняющая бизнес-модель.

ИИ для монтажников

Установка системы освещения требует времени, которое зависит от качества планирования, строительных конструкций, осветительных задач, знаний и опыта персонала и т. д. Время одинаково ценно и для монтажников. В будущем продвинутые виртуальные копии, построение информационных моделей и дополненная реальность, поддерживаемые ИИ, помогут ускорить монтаж и снизить количество ошибок. Интересно, что значительное количество времени в строительной отрасли тратится впустую из-за неэффективной координации, в то время как цель состоит в том, чтобы снабдить правильную команду техников правильными инструментами и материалами в нужном месте и в нужное время. Решение этих проблем может оказаться золотой жилой для ИИ. Однако на данный момент ИИ может предложить только косвенные выгоды, которые в большей степени монетизируются на этапе ввода в эксплуатацию и настройки.

ИИ для ввода в эксплуатацию и настройки

Решение Helvar ActiveAhead служит примером использования искусственного интеллекта для автоматического ввода светильников в эксплуатацию. Светильники передают друг другу информацию о текущем уровне яркости и изучают последовательные закономерности заполнения пространства вокруг них людьми. Они могут предсказать занятость помещения вокруг них, используя информацию, которую они получают от других светильников, и, таким образом, освещать пространство, даже если пользователь находится на самом краю области освещения. Это уменьшает количество

искусственный интеллект усилий для ввода в эксплуатацию и программирования системы управления освещением, и в случае какоголибо преобразования в планировке помещения, повторный ввод в эксплуатацию не требуется, поскольку светильники будут учиться и адаптироваться к новым моделям. Этот пример иллюстрирует будущие возможности применения ИИ, помогающие вводу в эксплуатацию и настройке. С помощью имеющихся данных можно сделать эту часть процесса более легкой или даже полностью автоматизированной. В дальнейшем при добавлении более продвинутых датчиков и вычислительной мощности облачного уровня автоматическая конфигурация и особенно непрерывное конфигурирование могут стать основным способом организации освещения в больших зданиях.

ИИ для конечных пользователей

Задача проектирования, установки, ввода в эксплуатацию, настройки, обслуживания и управления освещением заключается в том, чтобы сделать пространство пригодным для людей. Если окружающая среда и потребности не меняются, можно достичь хороших результатов и без искусственного интеллекта, убедившись, что выбранные решения обеспечивают освещение значительно выше норм. К сожалению, поскольку потребности часто меняются, люди выдвигают различные требования к окружающему их пространству. Один из способов решения проблемы – применение пользовательских интерфейсов, преду­сматривающих изменение настроек. Это часто приводит к далеким от оптимальности условиям, поскольку люди либо не используют доступный пользовательский интерфейс, либо игнорируют личные пользовательские интерфейсы (после начальной фазы их опробования). Было замечено, что прежде, чем начать что-то менять, люди какое-то время терпят довольно плохое освещение. Следовательно, управление не должно полностью отдаваться на волю пользователей. ИИ может сыграть здесь свою роль. Одним из вариантов является контролируемое обучение, когда система может узнать предпочтения пользователей, записывая их выбор.

Рис. 3. Освещение работает в пустых помещениях [2]

Кроме того, можно собирать данные из нескольких источников и предлагать автоматическое освещение, соответствующее потребностям человека, а также давать рекомендации по освещению.

ИИ для владельцев зданий и управляющих объектами

Люди, владеющие зданиями, но не пользующиеся ими, могут быть заинтересованы в повышении рентабельности своей недвижимости. Арендаторы, готовые вносить значительную арендную плату, требуют, чтобы здание поддерживалось на должном уровне. Обслуживание технических систем является очевидным примером использования ИИ. Уже сейчас можно не только увидеть, в чем проблема и где она, но и спрогнозировать неисправность того или иного компонента в системе. Это можно сделать с помощью анализа собранных ранее данных и прогнозирования дальнейших событий. На рисунке 3 показан случай, когда освещение остается включенным,

даже если в помещении нет людей, что приводит к чрезмерным затратам энергии. Объединяя данные нескольких датчиков, можно настроить время выключения освещения в соответствии с реальными потребностями. Это пример, когда техническое обслуживание и эксплуатационные расходы здания могут снизиться, а комфорт арендаторов увеличится. Преимущество, предлагаемое ИИ владельцам зданий, заключается в повышении общей удовлетворенности арендаторов, что неизбежно приводит к повышению прибыльности за счет улучшения арендных контрактов.

Архитектура интеллекта

Проектирование архитектуры сети, поддерживающей решения на основе искусственного интеллекта, имеет свои особенности (рис. 4). Первым шагом является создание канала для сбора данных, который позволяет устройствам, генерирующим их, подключаться к серверу. Этот сервер отвечает за взаимодей-

Рис. 4. Пример архитектуры для построения системы с ИИ

Современная светотехника, #1 2020

17

искусственный интеллект ствие с облаком и может быть размещен как локально, в помещении здания, так и в облаке. К наиболее важным характеристикам подобной сети относятся надежность, гибкость и масштабируемость. Сеть должна быть способна непрерывно передавать данные, обеспечивая при этом любые изменения в своей топологии либо в виде переконфигурации, либо при добавлении устройств. Следующий шаг – сбор достаточного количества данных в облаке и обучение модели ИИ на основе полученных сведений. Подготовленную модель можно развернуть в сети, размещая алгоритм в ее компоненте, которым предпочтительно должен быть локальный сервер или маршрутизатор. Преимущества этого подхода – доступность в случае сбоя подключения к облаку. Однако для этого требуется, чтобы периферийные устройства имели более высокую вычислительную мощность, что ограничивает возможности модели. Альтернативой является запуск модели в облаке. Это позволяет повысить сложность модели за счет увеличения обмена данных с сетью устройств. Наконец, результаты работы обученной модели можно использовать для принятия решений относительно систем управления освещением. Например, алгоритм может дать команду устройству выключить свет на основе вывода, сформированного моделью искусственного интеллекта.

Не только освещение

Современные системы управления освещением содержат множество датчиков, включая тепловые и датчики движения. Эти устройства генерируют данные на основе взаимодействия со своими пользователями. Например, человек, находящийся в комнате, будет генерировать такие события, как «движение» и иметь специфическую тепловую характеристику. С другой стороны, система может также использовать счетчики электроэнергии для определения энергопотребления светильников. Все эти датчики измеряют определенный параметр, который интерпретируется в контексте управления освещением для принятия обоснованных решений. Однако

18

www.lightingmedia.ru

существует возможность расширить интерпретацию полученных данных за пределы систем управления освещением. Так, увеличение тепловых параметров может указывать на увеличение количества людей в помещении. Аналогичным образом изменения в структуре потребления энергии могут дать представление о том, как используется то или иное пространство. Эти интерпретации полезны, поскольку устанавливают рамки, позволяющие интегрировать основанные на ИИ сети освещения с внешними системами. Оценивая вышеизложенное в широком контексте, рассмотрим систему отопления, вентиляции и кондиционирования, иначе известную как ОВК. Если ИИ способен моделировать количество людей в помещении на основе информации от тепловых датчиков и датчиков движения, он может поручить системе ОВК изменить качество воздуха, чтобы повысить комфорт людей, даже заранее учитывая задержку воздействия систем ОВК на пространство. Та же самая информация может оказаться полезной для определения того, какие помещения чаще используются, и, следовательно, дать представление владельцу здания о возможности изменения планировки этажа. Улучшая эксплуатацию площадей, владелец здания может максимизировать прибыль, сдавая в аренду недостаточно используемые площади. Наконец, можно оптимизировать и затраты на электроэнергию, анализируя показания потребления энергии от различных светильников и структуру потока людей в разных помещениях.

Проблемы

Существуют некоторые проблемы, связанные с внедрением искусственного интеллекта в различных отраслях промышленности. Часть из этих проблем кратко описана в следующих разделах.

Проблемы, связанные с людьми

Искусственный интеллект имеет глубокие корни в математике и информатике. Недавние разработки, связанные с вычислительной и алгоритмической эффективностью, снизили барьеры для входа, но общий

объем исследований по-прежнему ограничен узкой группой ученых. Поэтому людям, не знакомым с внутренней работой алгоритма, трудно правильно оценить способность принятия решений алгоритмом искусственного интеллекта. Более того, концепция машинного интеллекта была романтизирована индустрией развлечений до такой степени, что большинство населения весьма скептически относится к ее преимуществам. В результате наиболее часто упоминаемой угрозой, связанной с искусственным интеллектом, является возможная замена человеческого труда. На практике же ИИ используется в качестве дополнительного механизма для автоматизации шаблонных задач и улучшения процесса принятия решений в интересах повышения комфорта пользователей. Такая несогласованность между предполагаемой и реальной целями снижает готовность к принятию этой технологии в более широком масштабе.

Проблемы, связанные с данными

Первое и главное требование построения надежных решений на основе ИИ – доступность и качество данных. Решение о включении таких продуктов в существующий комплекс обычно принимается на основе первоначального анализа имеющихся данных. Однако качество анализа тесно связано с интерпретируемостью полученных сведений. Например, погрешности устройства аудиозаписи могут увеличить накопленную погрешность на выходе, что снизит эффективность любого последующего анализа. Аналогично методологии формирования данных могут быть ограничены пропускной способностью сети. Алгоритмы искусственного интеллекта, смоделированные на основе таких абстракций, дадут обобщенные результаты, которые могут не подходить для случаев, требующих тонкого управления. Поэтому специалисты по ИИ должны понимать ограниченность имеющихся данных, в противном случае алгоритм будет создавать несовершенные модели и, скорее всего, снизит ценность системы для клиента. Повышенный интерес к ИИ оказал значительное влияние на то, как

искусственный интеллект компании выстраивают свои стратегии. В настоящее время многие имеют программную инфраструктуру, которая не поддерживает генерацию или сбор данных. Кроме того, столь же трудно извлечь данные из устаревших систем, не предназначенных для этой цели. А потому для обеспечения надежного сбора данных необходимы инвестиции в модификацию и модернизацию устаревших систем. Это может препятствовать выполнению стратегий компании по внедрению ИИ. Однако при создании новой инфраструктуры предприятия могут нанимать консультантов и инженеров по обработке данных, способных в дальнейшем обеспечить беспрепятственную интеграцию с устройствами, управляемыми ИИ.

Проблемы, связанные с конфиденциальностью

Наконец, крайне важно говорить об этичности сбора и использования данных. Любое решение на основе ИИ, оптимизирующее пользовательский опыт, будет в определенной степени включать пользовательские данные. Важно, чтобы собранные данные не нарушали неприкосновенность частной жизни любого человека. Например, распространенное применение ИИ заключается в выделении похожих профилей пользователей. Поэтому необходимо обеспечить,

чтобы никакая личная информация не могла быть использована для идентификации отдельных лиц, вместо этого сведения должны маскироваться до передачи их в алгоритм анализа данных. Существуют законы о конфиденциальности, гарантирующие, что злоупотребление данными не будет иметь места, но от региона к региону законы могут варьироваться. Так, в Европе соблюдение этических стандартов данных для любой компании, работающей с пользовательскими данными, обеспечивает GDPR (Общий регламент о защите персональных данных). Наиболее типичный пример проблемы конфиденциальности данных возникает при использовании для сбора данных видеокамер. Визуальный канал может представлять очень точные данные, такие как транспортный поток или количество людей. Однако он также позволяет распознавать лица, что делает этот формат данных уязвимым для злонамеренных действий. Когда компании начинают использовать такие методы сбора данных, они должны учитывать этические вопросы.

Заключение

Революционные технологии традиционно сталкиваются с различными проблемами и препятствиями на пути их широкого распространения и принятия, как это происходит

и с искусственным интеллектом. Однако его преимущества и потенциал преобразований неоспоримы. Он оказал значительное влияние на такие отрасли, как интернет-торговля и медиаразвлечения, но его влияние на более традиционные виды экономической деятельности, в том числе освещение и управление зданиями, ограничено. Мы рассмотрели отдельные усовершенствования, которые можно применить в светотехнической промышленности, а также возможность расширения их пользы за пределы задач по освещению. Также были обозначены связанные с этим проблемы и подводные камни, которые специалисты по ИИ должны учитывать при проектировании. Это обеспечит разработку революционных, но надежных решений, способных положительно повлиять на комфорт пользователей и максимизировать прибыль для различных заинтересованных сторон. Литература 1. Wikimedia Commons. www.commons. wikimedia.org/wiki/File: Artificial_Neural_ Network.jpg 2. Pixabay. www.pixabay.com/photos/officefurniture‑2014888 3. Dwivedi P. Use a Crowd Counting AI Model for your Business. Towards Data Science, 28–08–2018. www.towardsdatascience. com/use-a‑crowd-counting-ai-model-for-yourbusiness‑485da9c21db4

Выставка Light & Building во Франкфурте отменена На днях стало известно об отмене европейской выставки Light & Building во Франкфурте. Она должна была состояться в начале марта. Уже известны точные даты проведения выставки: с 27 сентября по 2 октября. Как говорят организаторы выставки, такое решение принято в тесном сотрудничестве с органами здравоохра‑ нения города Франкфурта. Основанием для такого решения стала недавняя вспышка Covid‑19 в Италии, а также необходимость комплексного медицин‑ ского обследования всех посетителей из Китая, отмечается в сообщении организаторов. light-building.messefrankfurt.com

Современная светотехника, #1 2020

19

методики проектирования освещения

Как определить видимую высоту освещенной области на фасаде? Дмитрий Сукачев, заместитель директора по развитию ООО «Марбел», приглашенный лектор Факультета ДПО НИУ ВШЭ, приглашенный лектор Факультета садоводства и ландшафтной архитектуры РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева

Введение

Нередко заказчики интересуются, какой высоты на фасаде «достигает» луч настенного светильника (рис. 1). И чтобы ответить на этот вопрос, приходилось моделировать в Dialux. Расчеты занимали минут 20, однако хотелось упростить процесс и выполнять их быстрее. В результате пришел к этой формуле: ,

где h – видимая высота освещенной области на фасаде, м; r – расстояние от стены до продольной оси светильника, м; k – пороговый контраст яркости; I – сила света в направлении 3–6° КСС светильника, Кд; EФ – фоновая освещенность, лк. Формула применима, если продольная ось светильники отстоит от стены на расстояние до 30 см, что справедливо для большинства настенных декоративных светильников. И видимая «длина луча» в темное время суток составляет 2 м и более. Например, для светильника, КСС которого приведена на рисунке 2, при фоновой освещенности 0,4 лк (полнолуние, луна освещает фасад) и расстоянии от продольной оси светильника до фасада r = 0,2 м видимая высота освещенной светильником области составит:

Рис. 1. Видимая высота освещенной области на фасаде

. Теперь, чтобы оценить видимую высоту освещенной области на фасаде, потребуется «научный калькулятор» на мобильном телефоне и 3–4 минуты. Особенности ночного зрения человека определяют, какой в темное время суток будет видимая высота освещенной области на фасаде. Рассмотрим эти особенности.

Особенности ночного зрения

Рис. 2. КСС светильника

20

www.lightingmedia.ru

Вечером в условиях темновой адаптации возможность зрительно обнаружить одноцветный с фоном объект наблюдения или различить его форму определяется пороговым значением яркостного контраста. Элементарное зрительное обнаружение или видимость объекта определяются минимальной (пороговой) разностью яркости ΔLпор

методики проектирования освещения

Рис. 3. Определение контраста между предметом и фоном для обеспечения его видимости в зависимости от условий природного освещения

двух смежных участков поля зрения наблюдателя. Отношение ΔLпор к яркости фона называют пороговым контрастом яркости объекта наблюдения с фоном:

, (6) где Еф – фоновая освещенность. Запишем соотношение (2) с учетом выражений (5) и (6):

Кпор = ΔLпор/Lф. (1) (7)

K = (Lo – Lф)/Lф = ΔL/Lф, (2) где Lo, Lф – яркости объекта и фона, ΔL – разность яркостей объекта и фона. Условия обнаружения объекта, одноцветного с фоном, можно записать следующими неравенствами:

или

Есв = K • Eф. (8)

ΔL ≥ ΔLпор или К ≥ Кпор. (3) При низкой освещенности контрастная чувствительность резко уменьшается, для различения яркости смежных поверхностей необходимо, чтобы перепад между ними был не менее 55%, то есть яркости поверхностей должны отличаться одна от другой более чем в 1,5 раза [1]. Более точные значения Кпор приведены в диаграмме, опубликованной в учебнике «Архитектурная физика» [2] (рис. 3). Яркость диффузно отражающей (далее по тексту – матовой) поверхности составляет: , (4) где ρ – коэффициент отражения, Е – освещенность. Для матовых поверхностей коэффициент отражения освещенной и темной областей фасада одинаковые, и яркость освещенной области составит: , (5) где Lo – яркость освещенной области, Еф – фоновая освещенность, Есв – освещенность от светильника, ρ – коэффициент отражения поверхности. Фоновая яркость и яркость освещенной области на фасаде представлены на рисунке 4.

Рис. 4. Яркости освещенной области на фасаде Lo и яркость фасада от фонового освещения

Современная светотехника, #1 2020

21

методики проектирования освещения

Рис. 5. Видимая яркость текстурных материалов с одинаковым коэффициентом отражения и разной текстурой при боковом освещении

Однако гладкий и матовый фасад, имеющий полностью диффузное отражение, встречается довольно редко. Чаще всего мы имеем дело либо с текстурными или даже рельефными поверхностями, либо с глянцевыми отделочными материалами. Для таких материалов соотношение (7) не выполняется.

Влияние текстуры на яркость фасада

Текстурные или рельефные отделочные материалы, когда световой поток падает на них под малым углом к поверхности материала (или большим углом по отношению к нормали к поверхности материала), выглядят темнее по сравнению с гладкими материалами даже при одинаковом ρ. Текстура и светлота неразрывно связаны между собой. Свет, падающий на текстурную поверхность, создает высокие контрасты между освещенными элементами текстуры и элементами в тени, относительные размеры и плотность

Рис. 6. Виды отражения света от поверхностей

22

www.lightingmedia.ru

текстурных элементов увеличивают или уменьшают светлоту пропорционально эффекту затенения [3]. Этот эффект хорошо виден на рисунке 5. Три образца с разной текстурой покрасили из аэрозольного баллончика серой краской. Влияние текстуры оказалось значительным. Левый, текстурный образец выглядит значительно темнее, правого гладкого. Назовем этот эффект – эффектом текстурного затемнения. Эффект текстурного затемнения зависит от угла падения светового потока на материал. Чем меньше угол падения светового потока к поверхности материала, тем сильнее тени и тем более темной будет выглядеть поверхность. Если световой поток направлен на материал под углами, близкими к нормали, теней на текстурных элементах не образуется и поверхность выглядит более светлой. Свет от фасадного светильника падает на поверхность под малым углом, на текстурных элементах образуются

методики проектирования освещения глубокие тени, и поверхность выглядит темнее. Эффект текстурного затемнения учтем с помощью коэффициента текстурного затемнения kтекст. Коэффициент отражения текстурной поверхности при падении светового потока под малым углом к поверхности запишем так: ρт = ρ • kтекст, (9) где ρ – коэффициент диффузного отражения материала фасада. Световой поток от фасадного светильника падает на фасад под малым углом к поверхности. Фоновое освещение, как правило, падает на фасад под значительно большими углами, близкими к нормали, и фоновое освещение теней на текстурных элементах почти не образует. Для фонового освещения эффектом текстурного затемнения можно пренебречь. Для текстурных фасадов выражение (7) запишем следующим образом: Рис. 7. Смешанное (направленно-рассеянное) отражение

(10)

или . (11) Исследований, определяющих kтекст, найти не удалось. При работе над проектами освещения фасадов, облицованных текстурными отделочными материалами, вместе с партнерами мы проверяли эту формулу и определили, что при значении kтекст = 0,7–0,8 оценка видимой высоты освещенной области на фасаде звучала «где-то примерно так». Но видимая высота освещенной области на фасаде уменьшается не только на текстурных отделочных материалах. Глянцевые отделочные материалы также сокращают видимую высоту освещенной области.

Световой поток от светильника падает на стекло под острым углом (большим углом к нормали), например, если световой поток падает под углом 10° к нормали, коэффициент зеркального отражения будет 0,4. Для глянцевых отделочных материалов таких графиков, увы, не существует. Но подобная зависимость для глянцевых отделочных материалов и материалов из полированного природного камня также выполняется. При этом фоновое освещение падает на фасад под углами, близкими к нормали, коэффициент зеркального отражения не превышает 4%, и зеркальным отражением для фонового освещения можно пренебречь.

Глянцевые отделочные материалы и коэффициент диффузного отражения

На глянцевых отделочных материалах присутствует смешанное (направленно-рассеянное) отражение (рис. 6). Более подробно направленно-рассеянное освещение рассмотрено в [4] (рис. 7). При смешанном отражении часть падающего светового потока зеркально отражается и «улетает» в небо или в землю. А оставшийся световой поток отражается диффузно. Именно диффузное отражение светового потока светильника определяет видимую высоту освещенной области на фасаде. Коэффициент зеркального отражения зависит от угла падения светового потока. Для стекла эта зависимость представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Зависимость коэффициента зеркального отражения светового потока на границе раздела «воздух-стекло» от угла падения (угол между направлением падающего светового потока и нормалью к плоскости раздела «воздух-стекло»

Современная светотехника, #1 2020

23

методики проектирования освещения

Рис. 9. Определение вертикальной освещенности, создаваемой точечным источником света Рис. 10. Определение видимой высоты освещенной области на фасаде

Таким образом, диффузно отражается только оставшаяся после зеркального отражения часть светового потока. Учтем это уменьшение коэффициентом kглянц. Запишем выражение (7) с учетом потери части светового потока:

, (12)

. (13) Уменьшения видимой высоты освещенной области на глянцевом фасаде оценивал, как и для текстурных фасадов, обсуждая результаты с партнерами. При значении kглянц = 0,7–0,8 оценка видимой высоты освещенной области на фасаде звучала «где-то примерно так». Физика отражений на текстурном и глянцевом фасадах разная, но значения коэффициентов, учитывающих влияние отделочных материалов фасадов, одинаковые – 0,7–0,8.

Расчет освещенности на фасаде от светильника

Теперь поговорим о расчете освещенности от светильника на фасаде (рис. 9). Вертикальная освещенность на фасаде рассчитывается по следующей формуле [1]: Ев = (I/d2) • sinα. (14)

24

www.lightingmedia.ru

Но она не очень удобна, поскольку в ней присутствует sinα. Чтобы упростить расчеты, лучше заменить его отношением сторон треугольника (рис. 10). У многих настенных светильников продольная ось отстоит от стены на 20–30 см. Если высота освещенной области на фасаде равна 2 м и продольная ось светильника отстоит от фасада на 30 см, значение угла α составит arctg (0,3/2) = 8,5°. Значения sinα и tgα для углов меньше 6°45’ различаются только четвертым знаком. А при значении до 10° есть незначительные различия в третьем знаке. Известно, что для инженерных расчетов достаточно точности до третьего знака, поэтому в формуле (14) для нашего частного случая можно заменить sinα на tgα. Известно, что tgα = r/h, (15) где α, r и h указаны (рис. 10). Тогда формулу (14) можно записать: Ев = (I/d2) • tgα = (I/d2) • (r/h) = Есв, (16) где r – расстояние от продольной оси светильника до стены, h – высота видимой на фасаде освещенной области, а Есв – вертикальная освещенность от светильника на фасаде. Вертикальные освещенности Есв в формулах (11) и (16), или (13) и (16) – это одна и та же величина. Поэтому: Есв = K • Eф/kтекст (глянц) = (I/d2) • (r/h), (17) где kтекст (глянц) – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента диффузного отражения для текстурных или глянцевых фасадов, который, как раньше мы видели, составляет 0,7–0,8.

методики проектирования освещения Преобразуем равенство (17) и получим: h= (I/d2) • (r • kтекст (глянц))/(K • Eф). (18) Определим d2: d2 = r2 + h2. (19) Оценим вклад r и h для нашего случая, когда высота освещенной области на фасаде значительно больше, чем расстояние от продольной оси светильника до стены. Например, r = 0,3 м и h = 2 м: r2 = 0,09 и h2 = 4. d2 = 4,09, а d = 2,02. Как видим, r значительно меньше h и для нашего частного случая им можно пренебречь. Тогда (18) можно записать: . (20) Путем несложных преобразований получаем:

Это формула справедлива, когда светильник отстоит от стены не более чем на 30 см и отношение рассчитанной высоты освещенной области на фасаде к расстоянию продольной оси светильника от стены превышает 10. Высоту освещенной области на фасаде на практике лучше оценивать следующим образом: рассчитываем видимую высоту освещенной области по формуле (22); умножаем результат на 0,8 и округляем в меньшую сторону; сообщаем заказчику, что видимая высота освещенной области будет от «…» до «…». У всех людей зрение немного различается, и каждый увидит «свою» высоту освещенной области. Уменьшение/округление учитывает эти индивидуальные особенности. Формула позволяет оперативно оценить видимую высоту освещенной области на фасаде с достаточной точностью.

, (21)

, (22)

где kтекст (глянц) = 0,75.

Литература 1. Щепетков Н. И. Световой дизайн города. М.: Архитектура-С, 2006.

2. Архитектурная физика. Под ред. Оболенского Н. В. М.: Архитектура-С, 2007.

3. Michel L. Light: The Shape of Space. Designing with space and light. Jon Willey & Sons, New York, 1996.

4. Cuttle C. Lighting by design. Architectural press, London, 2003.

«Росэлектроника» разработала автономную уличную станцию с функциями освещения, зарядки гаджетов и передачи Wi-Fi

РЕКЛАМА

Холдинг «Росэлектрони‑ ка» госкорпорации «Рос­ тех» выводит на рынок многофункциональную автономную станцию, оснащенную солнечны‑ ми батареями и мощной аккумуляторной батареей. Накопленной солнечной энергии устройству достаточно как для освещения улиц в темное время суток, так и для круглосуточной зарядки мобильных устройств и организации точки Wi-Fi-доступа. Многофункциональная станция, разработанная Краснодарским приборным заводом «Каскад» (входит в «Росэлектронику), со‑ держит фотоэлектрическую панель мощностью 160 Вт, гелиевую аккумуляторную батарею и светодиодные лампы на 12 Вт рас‑ сеивающего свечения. Помимо освещения улиц, установка спо‑ собна одновременно заряжать шесть устройств с различными стандартами подключения. Всего в течение суток станция может зарядить до 50 полностью разряженных гаджетов. Решение полностью автономно и не требует подключения к электросети. Станция также может комплектоваться цифровым информа‑ ционным табло, уличной цифровой IP-видеокамерой с высокой степенью защиты и устройством для дистанционной передачи видеоматериала. В частности, оборудование может проводить видеофиксацию правонарушений и передавать собранную информацию в единый центр управления «умного» города. www.ruselectronics.ru

Современная светотехника, #1 2020

25

методики проектирования освещения

Освещение холодильного оборудования Михаил Гусманов Практически все торговые точки направления food-retail, будь то супермаркеты или популярные в последнее время магазины формата «у дома», располагают холодильным оборудованием для сохранения свежести и состояния заморозки продуктов питания. При этом функционал систем охлаждения более широк, чем просто поддержание определенной температуры. Сюда можно отнести и эргономику, и дизайн, и экономичность энергопотребления, и многие другие параметры. И хотя данные свойства холодильников очень важны, для торговли гораздо большее значение имеет правильное освещение товара и его удобная выкладка. Если качество освещения высокое, то покупателю проще найти нужный товар и уровень продаж будет высоким.

Л

Любое оборудование магазина, в том числе и холодильное, должно упрощать задачу выбора покупателя, позволить ему комфортно увидеть товар и раскрыть его потребительские свойства. Это совершенно невозможно

без правильно организованной подсветки ассортимента. К сожалению, производители холодильного оборудования, впрочем, как и ретейлеры, не уделяют вопросу освещения достаточно внимания. Сегодня в большинстве современных отечественных маркетов экономи среднего класса холодильники имеют весьма скверное освещение. Даже в торговых точках класса премиум, несмотря на наличие общего качественного акцентного света, в отделах с холодильниками очевиден недостаток знаний в технологии подсветки торгового оборудования этого типа. Одной из главных проблем слабой организации освещения холодильников для торговли можно считать желание ретейлера сэкономить. Руководствуясь им, заказчики часто требуют у производителей снизить цену на изделия. А поскольку главной задачей холодильного оборудования служит качественная заморозка, вопрос о корректном освещении содержимого не ставится. Потому светильники – один из способов экономии бюджета. Нередко в ход идут дешевые источники освещения с низким индексом цветопередачи и низким световым потоком. В результате покупатель

Рис. 1. Холодильники с колбасой. Верхняя полка освещена локальным светильником мясного спектра

26

www.lightingmedia.ru

видит внутри витрины свежее мясо, но с синим оттенком и свежайшие салаты, но бледного вида. Часто ретейлеры используют в оснащении торгового пространства холодильные горки, витрины и холодильные шкафы типа «бонета». Рассмотрим более детально особенности их освещения.

Холодильная горка

В основном она предназначена для выставления колбас, молочных продуктов, фруктов и овощей. Может быть открытого и закрытого типа. Товар здесь располагается на нескольких полках. При освещении содержимого горки производители часто используют два подхода. В первом случае освещается верхняя полка и подразумевается, что все остальные будут «пробиваться» внешними источниками. Однако уровень общего освещения магазина может быть недостаточным для этого. В результате на верхней полке товар будет подсвечен, а на остальных нет. Вторая схема освещения горки предполагает установку осветительных приборов на каждой полке. Казалось бы, неплохо, но энергопотребление такого холодильника может увеличиться еще на 500 кВт. Расход люминесцентной или светодиодной лампы способен достигать 30 Вт на один погонный метр. При этом часто производитель встраивает самые дешевые приборы холодной световой температуры 5000–6500 К с индексом цветопередачи CRI 60–70%, не различая спе­ цифики их применения. В итоге мы видим ситуацию, когда холодильник с молоком подсвечен лампами для подсветки мяса, а холодный свет витрины с мясом портит внешний вид товара и не создает оптимальных условий для роста покупок. Для обеспечения равномерного освещения в холодильной горке важно, чтобы источники света были теплыми (3000–4000 К) с максимальным ин-

методики проектирования освещения дексом, минимальное значение которого 80%. При этом установка светильников на каждую полку оказывается нерациональной ввиду высокой стоимости и дополнительного энергопотребления. В освещении горок я рекомендую использовать другой подход. Мы устанавливаем акцентный свет, направленный на вторую и последующие полки с помощью трековых светильников (рис. 1). Зачастую штатное освещение не способно охватить глубину ниши холодильника. И даже акцентное освещение, расположенное на высоте 2,8–3,5 м, не может сделать этого. Глубинное пространство остается темным. Поэтому важно подсветить самую верхнюю полку горки источником света, совпадающим по световой температуре с внешним акцентным светильником. То есть если мы используем трек мясного спектра, то верхнюю полку подсвечиваем линейным светильником соответствующей цветовой температуры. Так нам удается добиться высокого уровня освещенности на товаре (от 1500 лк и выше) и обеспечить его равномерную засветку.

Снижение энергопотребления

Стандартный подход к освещению холодильников – это подсветка каждой полки (рис. 2). Для того чтобы осветить шесть полок по три ряда люминесцентными трубками по 18 Вт, надо номинально 324 Вт. Если использовать акцентированное освещение, то можно обойтись тремя светильниками по 35 Вт – это в сумме 105 Вт. Причем качество и уровень освещенности будет значительно выше. Такой подход позволяет снизить энергопотребление на освещение примерно в 3 раза. При наличии десятка холодильников в супермаркете с режимом работы «24/7» это весьма существенно, учитывая, что функционирование холодильного оборудования – одна из наиболее серьезных статей расходов ретейлера.

Рис. 2. Освещение каждой полки люминесцентной лампой 18 Вт (шесть полок по три ряда)

Большинство витрин старого парка имеют параболические стекла (свое­ образное наследие советского прошлого). Для освещения товара сюда часто устанавливают внутреннюю подсветку с интеграцией все тех же дешевых люминесцентных ламп с низкими показателями и характеристиками по световому потоку. Такой метод абсолютно не подходит для выкладки многих типов товаров серии fresh и ultra-fresh, которые не подлежат длительному хранению и должны быстро раскупаться. С таким освещением продукция этих категорий выглядит неаппетитно, а иногда и вовсе не правдоподобно.

Одна из главных проблем параболического стекла состоит в способности отражать источники внешнего света. То есть луч, исходящий от любого типа светильника (даже акцентного), расположенного в потолочной зоне, попадает на стекло и создает дискомфорт для покупателя. Как решить эту проблему? Нужно использовать качественную подсветку, соответствующую той продукции, которая находится внутри холодильника. Допустим, для копченой рыбы подойдет источник света со световой температурой 2700 К, для мясной продукции – светильники со спектром

Холодильная витрина

По сути, это прилавок, за которым находится сотрудник магазина, а внутри располагаются различные нарезки, салаты, продукция собственного производства, полуфабрикаты и т. д.

Рис. 3. Пример, как может выглядеть мясная витрина, подсвеченная специальным спектром

Современная светотехника, #1 2020

27

методики проектирования освещения fresh meat и т. д. При этом уровень освещения на товаре должен быть не менее 2500–3000 лк (рис. 3). Не нужно бояться больших значений. В данном случае товар находится внутри торгового оборудования, и для него должен быть организован максимально высокий уровень освещенности, чтобы он выглядел достойно, и его вид побуждал покупателя сделать свой выбор (рис. 4). Есть также тип холодильных витрин, где установлены полки, имеющие достаточную глубину. И если источник света здесь расположен под верхней полкой, он освещает лишь переднюю часть витрины, расположенную перед покупателем. При этом то, что находится в глубине, остается в тени. Для того чтобы этого избежать, можно со стороны продавца установить линейный акцентированный свет либо трековые светильники аналогичной цветовой температуры, подходящей для товара, размещенного в глубине. Таким образом, мы сможем доосветить дальнюю часть холодильника (рис. 5). В холодильниках с квадратными витринами данный вопрос легко решается акцентным светильником с правильным углом и вертикальной ориентацией.

Рис. 4. Уровень освещения внутри витрины более 3000 лк

Рис. 5. В глубокой витрине равномерность освещения достигается правильным расположением светильников и выбором оптической системы

28

www.lightingmedia.ru

Холодильные шкафы типа «бонета»

Этот вид оборудования в классическом исполнении имеет вертикальную загрузку. Сейчас их часто оснащают элементами суперструктуры с комбинацией вертикальной и горизонтальной загрузки товара (рис. 6). Говоря откровенно, с точки зрения современного мерчендайзинга, бонета, пожалуй, один из самых неудобных холодильников для клиента, тем более, если морозильный ларь имеет закрытую крышку. Кроме того, долгое время подобные шкафы ассоциировались с покупателями низкого достатка и находились в основном в магазинах экономкласса. Считается, что люди с высоким доходом не станут открывать крышку бонеты и внаклонку искать внутри камеры замороженный товар. Однако тренд к заморозке сейчас вновь набирает обороты. Все больше

методики проектирования освещения

Рис. 6. Открытый холодильник с суперструктурой

производителей выпускают продукцию премиальной ценовой категории, подвергшуюся шоковой обработке низкими температурами. Значит, без таких шкафов не обойтись. «Бонеты» имеют те же проблемы с освещением, что и два предыдущих типа холодильников: низкокачественные штатные источники света и малый охват освещенного пространства. Весьма достойное решение – использовать акцентированный свет цветовой температуры 3000 К сверху, захватывая внутреннюю поверхность шкафа и верхнюю часть суперструктуры, где могут находиться как холодильники, так и полки с сопутствующим товаром (рис. 7). Например, если внутри «бонеты» – пельмени, то сверху могут располагаться приправы или майонез в цветных упаковках. Внутреннюю же подсветку, если она некачественная, мы рекомендуем отключать. В «бонетах» может храниться разнообразный товар, а значит, и подсвечиваться он должен по-разному. Например, для замороженной рыбы устанавливается свет холодной цветовой температуры 5000 К, полуфабрикаты из красного мяса оформляются источниками света со специальным спектром fresh meat. А для подсветки пельменей, замороженных ягод, грибов и других товаров, имеющих цветную упаковку, мы можем использовать

Рис. 7. Одно из правильных решений – использовать акцентированный свет с различными спектрами

цветовую температуру в 3000 К. Так мы усилим колористику и привлечем внимание большего количества покупателей. При замене освещения в торговом холодильном оборудовании, особенно если речь идет о новых образцах, имеется ряд проблем. Некоторые поставщики могут потребовать не вмешиваться в электрическую схему холодильников, угрожая в противном случае снять их с гарантии. В этой ситуации ретейле-

ры не идут на замену света, поскольку инвестиции в открытие магазина и в холодильное оборудование весьма внушительны. Заказать же качественный свет от производителя часто не представляется возможным, поскольку большинство российских изготовителей торгового холодильного оборудования не имеет достаточной компетенции в сфере их освещения, тогда как многие их зарубежные коллеги, в частности, итальянцы и немцы, вы-

Современная светотехника, #1 2020

29

методики проектирования освещения пускающие холодильную продукцию премиального сегмента, в целом освоили эту технологию. Но холодильники их марок стоят значительно дороже. Возможно, в скором времени, используя опыт и ресурсы профессионалов, отечественные производители торгового холодильного оборудования также внедрят принципы качественного освещения. Ведь без современных осветительных систем с использованием светодиодов различного спектра, обеспечивающих высокую освещенность, невозможно создать полноценный визуальный контакт и качественно представить товар покупателю. Правильно организованное освещение торгового оборудования в магазинах, где выставлены товары не только

линейки dry, но и fresh/ultra-fresh значительно повышает уровень комфорта покупателя, улучшая качество визуальной составляющей представления товара. Это позволяет позиционировать магазин на один сегмент выше, невзирая на его ценовую политику. Доказано, что лояльность покупателей и сотрудников к такому торговому предприятию намного выше, чем у конкурентов. Поэтому в случае, когда в радиусе 50 метров расположены магазины схожего направления с товаром идентичного ценового сегмента, качественного освещение холодильного оборудования может послужить одним из ключевых конкурентных преимуществ в борьбе за клиентский трафик.

Приказами Росстандарта утверждены первые национальные стандарты в области музейного освещения ГОСТ Р 58814–2020 «Музейное освещение. Термины и определения». ГОСТ Р 58815–2020 «Светильники со светодиодами для музейного освещения. Общие технические условия». ПНСТ 392–2020 «Музейное освещение. Освещение светодиодами. Нормы». ПНСТ 393–2020 «Музейное освещение. Освещение светодиодами. Методы измерений нормируемых параметров». Именно в музее большое значение придают освещению – благодаря ему можно акцентировать внимание на определенных моментах в картине, создать необходимую атмосферу. Из-за несоответствующей цветовой палитры и насыщенности экспонат воспринимается совсем не так, как задумывал автор. Смысл, заложенный художником в кар‑ тину, легко испортит яркий световой поток. И наоборот, можно помочь в восприятии полотна или другого произведения искусства, приглушив подсветку. Причиной разработки стандартов стало отсутствие в России нормативных документов, устанавливающих нормы освещения музейных предметов. Новые документы содержат термины и определения, использу‑ емые в области музейного освещения. Это позволит обеспечить единство терминологии в этой области и улучшит взаимопонима‑ ние между работниками музеев и светотехнической промышлен‑ ности. Они также устанавливают требования к светотехническим характеристикам, правилам приемки, методам испытаний, упаковке, транспортировке и хранению, устанавливает нормируе‑ мые параметры светотехнических характеристик экспозиционного освещения музейных предметов и общего освещения помещений музеев, фондохранилищ и реставрационных мастерских и содер‑ жат методы измерений, которые обеспечивают равномерность распределения освещения по поверхности экспоната, а также распределения яркости в поле зрения посетителя. Стандарты предполагается применять в музеях, художественных галереях, фондохранилищах и реставрационных мастерских, а также предприятиями, занимающимися музейным освещением и производ‑ ством светильников. Необходимо отметить, что утвержденные стандарты являются уникальными – международные и зарубежные аналоги вышеука‑ занных стандартов отсутствуют. Исключением стал ПНСТ 392–2020, к зарубежным аналогам которого можно отнести американский стандарт ANSI/IEC RP‑30–17 Recommended Practice for Museum Lighting, 2017 и европейский стандарт CEN/TS 16163:2014 Conservation of Cultural

30

www.lightingmedia.ru

Heritage – Guidelines and procedures for choosing appropriate lighting for indoor exhibitions. В публичном обсуждении проектов стандартов приняли участие как российские музеи, включая Государственный Эрмитаж, Государ‑ ственную Третьяковскую галерею, Государственный Русский музей, Государственный Исторический музей, так и производители светотех‑ нического оборудования. Новые стандарты разработаны ООО «Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт имени С. И. Вавилова» (ООО «ВНИСИ») в рамках деятельности технического комитета по стандартизации № 332 «Светотехнические изделия, освещение искусственное» (ТК 332) и вступают в действие с 1 августа 2020 года. Вопросам практического применения утвержденных документов будет посвящена, в том числе, международная конференция «Свет в музее». Мероприятие пройдет в Государственном Эрмитаже в СанктПетербурге 20–22 апреля 2020 года с участием ведущих российских и зарубежных специалистов по стандартизации светотехнического оборудования. www.gost.ru

от первого лица

Полный цикл производства Российский рынок светотехники развивается, и уже сегодня есть отечественные производители, которые полностью готовы заменить импортные светильники в школах, больницах, административных и офисных зданиях. Светодиодные светильники компании CSVT превосходят по качеству зарубежные аналоги и предлагаются по оптимальной цене. Мы встретились с Артуром Отаровичем Халатовым, генеральным директором CSVT – российской компании по производству светодиодных и люминесцентных светильников, систем подвесных потолков и комплектующих, чтобы поговорить о развитии отрасли и производства.

К

Компания «Центрстройсвет», которая работает на российском рынке с 2011 г., сменила фирменный стиль. Ее новое название – CSVT. CSVT – это огромный производственный комплекс, расположенный в Ярославской области в рабочем поселке Ишня неподалеку от Ростова Великого. Десять гектаров земли находятся в собственности CSVT, производственные площади занимают 22000 кв. м. На предприятии работает более 500 сотрудников. Ежегодно производится более 3 млн светильни-

ков, на которые компания дает гарантию от пяти лет (рис. 1).

– Артур Отарович, в чем уникальность вашего предприятия?

– Уникальности никакой нет. В 21 веке технологии доступны всем и говорить об уникальности не совсем уместно. Могу сказать, что сегодня мы смогли организовать массовое производство светодиодных панелей с торцевой засветкой для потолочных систем офисно-административных зданий. Еще в 2019 г. эта группа

товаров была на 100% импортной на территории России. Сегодня, с запуском массового производства CSVT, это уже не так. В России идет процесс импортозамещения, и компания CSVT активно в нем участвует. Производятся две модели светодиодной панели с торцевой засветкой – SPARTA и KROKUS. Модель SPARTA запатентована на территории России; ее особенность в том, что драйвер встроен в корпус панели. Это делает модель универсальной и позволяет использовать любой способ монтажа. Модель KROKUS – классическая версия с выносным драйвером. Хочу обратить внимание на то, что этот продукт соответствует всем требованиям ТР ТС.

– Как вы этого добились?

– Огромное внимание мы уделяем качеству продукции. Именно качество светильников позволяет нам уверенно чувствовать себя на рынке и наращивать обороты.

Рис. Завод компании CSVT

– Какие шаги способствовали достижению такого уровня качества? Высокие требования к качеству и контроль комплектующих на всех этапах производства позволили нам стать предприятием полного цикла и выпускать светильники на территории России, в отличие от многих других компаний, которые размещают свои заказы на иностранных заводах под своим брендом. В настоящее время у нас большой парк оборудования из Италии, Германии и Китая. Мы сами изготавливаем большинство комплектующих, есть оборудование для металлообработки, есть термопластавтоматы, которые позво-

Современная светотехника, #1 2020

31

от первого лица ляют выпускать изделия из пластика. Кроме того, мы запустили новую экструзионную линию, с помощью которой производится светотехнический пластиковый лист (диффузор) с различными поверхностями – глянец, sand (шагрень), призма, микропризма. Массовое производство светильников помогает нам лучше понять, каким должен быть светотехнический пластик для получения наилучшего результата. Раньше мы закупали пластик и не всегда были удовлетворены качеством. В настоящее время CSVT может производить светотехнический листовой пластик различной толщины и молочности высокого качества. Состав светотехнического пластикового листа может быть различным в зависимости от потребностей заказчика (производителя светильников) – PMMA, GPPS, PC, SAN. Мы изготавливаем все виды диффузоров для светильников общего пользования. Световой поток светотехнического листа зависит от его толщины

и концентрации молочности. Все эти параметры мы можем подобрать под конкретного заказчика. Компания CSVT использует только качественные и проверенные временем светотехнические добавки для пластиков. Этот продукт наша компания предлагает всем коллегам по производству светильников. Для контроля качества электронной составляющей светильника пять лет назад мы учредили в Китае компанию Luxdator по производству пускорегулирующих аппаратов – драйверов. Для собственного производства светодиодных светильников компания CSVT использует только продукцию Luxdator, т. к. они соответствуют требованиям ТР ТС и Европейского союза. Такое трепетное отношение ко всем составляющим качества, к материалам, к комплектующим светотехнической продукции приносит свои плоды. В настоящее время мы с уверенностью даем гарантию от пяти лет на свою продукцию.

Еще одним достижением стало то, что продукция нашей компании внесена в каталог по импортозамещению «Комитета по строительству СанктПетербурга» одной из первых на светотехническом рынке, еще в 2018 г. Наличие продукции в каталоге – важное условие для заключения государственных контрактов в Петербурге. Благодаря этому компания уже успела успешно реализовать несколько значимых проектов в социально-бюджетной сфере в Северо-Западном регионе. Мы также являемся членами АПСС и ассоциации «Честная позиция», поддерживаем и исполняем все требования по качеству этих организаций. Все наши светильники соответствуют ТР ТС.

– Благодарим вас за интервью, желаем дальнейшего развития вашей компании. Интервью подготовил Антон Денисов

СПб ГБУ «Ленсвет» отчиталось об итогах работы за 2019 год 28 февраля в Комитете по энергетике и инженерному обеспечению состоялось заседание по вопросу рассмотрения отчета о результатах деятельности СПб ГБУ «Ленсвет» и об использовании закрепленного за ним на праве оперативного управления государственного имущества за 2019 год. На 1 января 2020 года в обслуживании учреждения находится 360951 светильник, 154025 опор уличного освещения, 9930 км воздуш‑ ных и кабельных сетей. Количество установок наружного освещения по сравнению с 2015 годом увеличилось более чем в 1,5 раза. В опе‑ ративное управление СПб ГБУ «Ленсвет» принято 27363 светильника, для примера – таким количеством светильников на сегодняшний день освещена вся территория города Астрахани. В результате выполнения мероприятий программы повышения энергетической эффективности ежегодно увеличивается доля светодиодных светильников в общем количестве оборудования. На территориях, переданных в оперативное управление учреждения по договору мены, начаты работы по замене ртутных ламп на свето‑ диодные светильники. Уже произведена замена более 1/3 ртутных ламп, оставшуюся часть планируется заменить до конца 2020 года. На начало года количество светодиодных светильников составило 62167 шт. или 17,2% от общего количества светильников. За 2019 год за счет реконструкции объектов и реализации программы по замене ртутных ламп на светодиодные светильники, удалось вер‑ нуться к тенденции на снижение средней мощности одного светильни‑ ка, которая составила 174,7 Вт. В целях контроля качества выполнения работ и увеличения эффектив‑ ности деятельности для потребителей ведется работа с обращениями граждан по вопросам, связанным с наружным освещением СанктПетербурга. На начало года учреждением рассмотрено 96% обраще‑ ний, 4% обращений находятся в стадии рассмотрения.

32

www.lightingmedia.ru

За период 2016–2019 годов совместно с администрациями районов Санкт-Петербурга произведено комиссионное обследование 158 объ‑ ектов, имеющих признаки бесхозяйных. По итогам обследования в оперативное управление учреждения приняты сети наружного освещения по 90 бесхозяйным объектам, в том числе по 42 объектам в 2019 году. За 2019 году от застройщиков транспортной инфраструктуры и жилищ‑ ного строительства приняты сети наружного освещения по 27 объек‑ там (7070 светильников). В 2019 году выполнялись работы в соответствии с Адресной инвести‑ ционной программой и Адресной программой капитального ремонта. В ходе реализации программ на объектах установлено 8 203 светиль‑ ника, 7934 опоры, проложено 326,4 км линий электроснабжения. Социально-значимые объекты так же были освещены в рамках программы «Формирование комфортной городской среды», в ре‑ ализации которой СПб ГБУ «Ленсвет» приняло активное участие. В общем комплексе проанализировано 117 объектов на предмет наличия установок наружного освещения, по 31 из которых в сжа‑ тые сроки выполнено проектирование и строительство современ‑ ного освещения. К основным задачам, поставленным на 2020 год перед СПб ГБУ «Ленсвет», относятся: поддержание процента горения установок наружного освещения на высоком уровне, завершение программы замены ртутных ламп на светодиодные светильники, проведение работы по совершенствованию коммерческого учета электроэнер‑ гии, участие в реализации регионального проекта «Формирование комфортной городской среды», развитие коммерческой деятель‑ ности. Исполнение адресных программ останется на приоритетном уровне. http://www.lensvet.spb.ru

технологии Li-Fi

Технология Li-Fi меняет парадигму 5G Харальд Хаас (Harald Haas), профессор кафедры мобильной связи в Институте цифровых коммуникаций Эдинбургского университета Существует много ложных представлений о Li-Fi-технологии беспроводной связи, основанной на применении инфракрасного и видимого спектров для высокоскоростной передачи данных. В статье дается пояснение, что такое Light-Fidelity (Li-Fi) и почему ее называют технологией 5‑го поколения (5G). Продемонстрированы пиковые скорости передачи до 8 Гбит/с при использовании одного источника света и создание полноценных сетей сотовой связи на базе Li-Fi. Помимо обсуждения многочисленных заблуждений, в статье раскрыто потенциальное влияние этой технологии на ряд существующих и развивающихся отраслей промышленности, а также рассказано о новых применениях, к которым в будущем появится доступ благодаря Li-Fi [1].

О

Оптический спектр может столь же сильно трансформировать беспроводную сеть, как волоконно-оптическая связь изменила проводные коммуникации. Так, с помощью обычных светодиодов недавно была достигнута пиковая скорость передачи данных 15,7 Гбит/с. Технология Li-Fi развивает концепцию связи с помощью видимого света (visible light communication, VLC), обеспечивая работу высокоскоростной, безопасной, двунаправленной беспроводной сети связи. Важно отметить, что Li-Fi поддерживает мобильность пользователей и многопользовательский доступ. Суммарная полоса пропускания инфракрасного и видимого спектров излучения примерно в 2600 раз превышает весь радиочастотный спектр,

составляющий 300 ГГц. За последнее десятилетие совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) беспроводного трафика составил 60%. И если в течение следующих 20 лет данная тенденция окажется устойчивой, что в связи с появлением «Интернета вещей» (IoT), xK-TV и межмашинного взаимодействия вполне вероятно, это будет означать, что спрос в 12 000 раз превысит текущую пропускную способность при сохранении полосы пропускания. Например, радиочастотный диапазон для промышленного, научного и медицинского оборудования в диапазоне 5,4 ГГц составляет около 500 МГц и в первую очередь используется для Wi-Fi. И эта полоса пропускания уже начинает насыщаться, что является одной из причин внедрения WiGig (Wireless Gigabit Alliance). WiGig использует нелицензируемую полосу частот в диапазоне 57–66 ГГц, то есть максимальная полоса пропускания составляет 9 ГГц. Однако через 20 лет потребность в пропускной способности для будущих беспроводных систем достигнет 12000 × 500 МГц, что приведет к возникновению спроса на частоты 6 ТГц. Весь

радиочастотный спектр составляет всего 0,3 ТГц. Это означает 20‑кратный дефицит. Для сравнения, полоса пропускания 6 ТГц составляет всего 0,8% от всего ИК- и видимого спектра. Можно было бы утверждать, что для преодоления надвигающегося кризиса следует предпринять более активное пространственное разделение частот. Этот подход был очень успешно использован в прошлом и привел к концепции «малых сот», став основным решением для повышения скорости передачи данных (рис. 1). Размеры ячеек (сот) в сотовой связи резко уменьшились. В ранних системах 2G радиус ячейки составлял 35 км, в системах 3G – 5 км, в системах 4G – 100 м, а в системах 5G этот показатель, вероятно, будет около 25 м для более эффективного повторного использования доступного радиочастотного спектра и достижения более высокой плотности передачи данных. Однако дальнейшее сокращение размеров ячеек станет более труднодостижимым из-за высокой стоимости инфраструктуры для каналов передачи данных backhaul и fronthaul, которые соединяют эти

Рис. 1. Основные факторы, способствующие повышению скорости передачи данных в сотовой связи в 1 000 000 раз. Концепция малых сот и распределение нового спектра. Технологии физического уровня

Современная светотехника, #1 2020

33

технологии Li-Fi

Рис. 2. Радиочастотный спектр (РЧ) – это лишь часть электромагнитного спектра. Спектр видимого света и инфракрасный (ИК) спектр не регулируются законами и обеспечивают полосу пропускания 780 ТГц

распределенные точки доступа с основной сетью. Кроме того, при меньшем размере ячейки увеличивается вероятность прямой видимости между соседними базовыми станциями и пользовательским терминалом. Возникающая в результате интерференция может значительно снизить скорость передачи данных и вызвать серьезные проблемы в сотовых сетях. Поэтому на стадионах точки доступа Wi-Fi были установлены под сиденьями, что позволило использовать человеческое тело в качестве аттенюатора для радиочастотных сигналов и избежать помех в зоне прямой видимости. Очевидно, что для офисных и домашних применений это решение неэффективно. И значит, вполне возможно, что вклад в дальнейший рост мобильного трафика данных будет обусловлен более широким спектром, а не повторным использованием частот. В частности, становятся очень привлекательными оптические ресурсы, поскольку они имеют широкий диапазон, как показано на рисунке 2, и не требуют лицензирования. Эти ресурсы можно применить для передачи данных, что успешно демонстрируется на протяжении десятилетий в волоконно-оптической связи с помощью лазеров. С повсеместным внедрением светодиодов высокой яркости появилась возможность использовать спектр видимого света для полномасштабных беспроводных сетей. В свое время система VLC была задумана как беспроводная система связи «точка-точка» между светоди-

34

www.lightingmedia.ru

Рис. 3. Максимально достижимые скорости передачи данных по Li-Fi зависят от технологии используемых источников света. Здесь мы рассматриваем технологию одиночных синих кристаллов с люминофорным покрытием; RGB-светодиоды; микросветодиоды на основе нитрида галлия (GaN) и лазеры

одным источником света и приемником, оснащенным фотодетектором. Достижимая скорость передачи данных зависит от используемой технологии цифровой модуляции, а также от типа источника света. Существующие технологии источников света кратко представлены на рисунке 3. Большинство коммерческих светодиодов состоит из синего светодиода высокой яркости и люминофора, который преобразует синий свет в желтый. Сочетание синего и желтого света дает белый свет. На сегодня это самый экономичный способ получения белого света, но люминофор ухудшает частотную характеристику, то есть значительно ослабляет более высокие частоты. Следовательно, полоса пропускания этого типа светодиодов находится в области всего лишь 2 МГц. Однако, исполь-

зуя синий фильтр на приемнике для удаления медленных желтых компонентов, можно достичь скорости передачи данных 1 Гбит/с. Более продвинутые RGB-светодиоды (красные, зеленые и синие) обеспечивают скорость передачи данных до 5 Гбит/с, поскольку в этом случае белый свет получается путем смешения базовых цветов, а не благодаря использованию люминофоров. На сегодня продемонстрированы рекордные скорости передачи данных с помощью одиночного микросветодиода – 8 Гбит/с, а при использовании лазера возможна скорость 100 Гбит/с.

Ключевые преимущества беспроводной сетевой технологии Li-Fi:

увеличенная на три порядка плотность данных;

технологии Li-Fi

Рис. 4. Аттосотовая сеть Li-Fi поддерживает мобильные терминалы; двунаправленные линии связи; несколько мобильных или стационарных терминалов, подключенных к одному светильнику, а также высокоскоростной backhaul

уникальные свойства, позволяющие повысить безопасность физического уровня; возможность использования во взрывоопасных средах, таких как нефтехимические заводы и нефтяные платформы, где РЧ часто запрещено; с появлением PoE (power-overethernet) и использованием этой технологии в освещении есть возможность использовать существующую сетевую инфраструктуру передачи данных для транспортной сети связи (backhaul) между источниками света с интегрированными Li-Fi-модемом и Интернетом.

Сеть Li-Fi

На рисунке 4 проиллюстрирована концепция сети аттосот (attocell) Li-Fi. Комната освещена несколькими светильниками, каждый из них управляется Li-Fi-модемом или Li-Fi-чипом и, следовательно, служит оптической базовой станцией или точкой доступа. Оптические базовые станции соединены с основной сетью с помощью высокоскоростной backhaul-связи. Кроме того, светильники имеют встроенный инфракрасный детектор для приема сигналов от терминалов. Высокочастотные

пульсации, возникающие в результате кодирования данных со скоростью Мбит/с и Гбит/с, намного выше, чем частота обновления монитора компьютера, а потому эти пульсации не заметны для людей, находящихся в комнате. Питание и данные могут передаваться к каждому светильнику различными методами, в том числе посредством PoE и PLC (Powerline communication, связь по ЛЭП). Оптическая восходящая линия связи (uplink) реализуется с помощью передатчика на пользовательском оборудовании, часто с применением ИК-источника (поэтому излучение невидимо для пользователя). Каждый из таких светильников, одновременно действующих как беспроводные точки доступа Li-Fi, создает чрезвычайно маленькую ячейку – оптическую аттосоту. Поскольку свет пространственно ограничен, Li-Fi позволяет вывести «концепцию малых сот» на новый уровень, создав сверхмалые ячейки с радиусом менее 5 м и используя широчайший дополнительный нелицензируемый спектр в оптическом диапазоне. Баланс светильников, как содержащих точки доступа, так и обеспечивающих только освещение, определяется требованиями сети, но потенциально точками доступа могут

быть оборудованы все светильники. По сравнению с беспроводной системой «точка-точка» данные сотовые системы могут охватывать гораздо большую площадь и позволяют одновременно подключать несколько пользовательских устройств. В сотовых сетях плотное пространственное повторное использование ресурсов беспроводной передачи позволяет достичь очень высокой плотности данных – бит в секунду на квадратный метр (бит/с2/м2). Следовательно, линии связи, использующие один и тот же канал в соседних ячейках, интерферируют друг с другом, это явление известно под названием cochannel interference (CCI, межканальные помехи). На рисунке 5 показаны межканальные помехи в аттосотовой оптической сети. Переход от связи типа «точка-точка» к полноценным беспроводным сетям на основе света создает ряд проблем. Поскольку в каждой ячейке (соте) может быть несколько пользователей, необходимо и несколько схем доступа. Кроме того, предоставление восходящей линии связи может предполагать иной подход, чем в нисходящей линии связи. Это связано с тем, что в портативном устройстве требуется низкое энергопотребление, а источник видимого

Современная светотехника, #1 2020

35

технологии Li-Fi света для восходящей связи, скорее всего, будет отвлекать пользователя. Поэтому для восходящей линии связи оптимально использование инфракрасного спектра. К тому же методы модуляции для высокоскоростного восходящего канала связи должны быть одновременно эффективными и по спектру, и по мощности. Два недавно разработанных метода модуляции, позволяющие это обеспечить, – eU OFDM (усиленный униполярный OFDM) и SEE OFDM (спектрально и энергоэффективный OFDM). Уменьшение помех необходимо для того, чтобы в области сильных межканальных помех мобильная станция также могла достичь высокого отношение сигнал/помехи+шум – SINR, и это нетривиальная задача, предусматривающая обработку сигнала, такую как последовательное подавление помех. Альтернативные методы уменьшения последствий межканальных помех включают использование интеллектуальных планировщиков ресурсов. Основными задачами «планировщика ресурсов» являются адаптивное распределение мощности сигнала, частоты, времени и длины волны. Как правило, существуют компромиссы между уровнем сигнала, вычислительной сложностью, скоростями передачи пользовательских данных, совокупными скоростями передачи данных и справедливым распределением ресурсов между пользователями. Оп-

Рис. 5. Помехи совмещенного канала возникают там, где один и тот же световой спектр от соседних точек доступа перекрывается, и когда эти точки доступа используют одну и ту же полосу модуляции для кодирования данных

тимальный выбор соответствующих методов уменьшения межканальных помех и планирования ресурсов зависит от реальных случаев применения и системных ограничений. Другие функции центрального контроллера включают в себя обеспечение многопользовательского режима и передачи данных от ячейки к ячейке при перемещении терминалов. Передача данных играет важную роль в сетях Li-Fi. Например, контроллер передачи данных должен гарантировать, что подключение поддерживается, когда пользователи покидают комнату или помещение. Могут возникнуть ситуации, когда покрытие Li-Fi отсутствует. В этих сценариях, во избежание потери связи, используется Li-Fi в качестве дополнения к радиочастотным сетям. С этой целью были проведены исследования гибридных сетей Li-Fi/РЧ, позволившие сделать три ключевых вывода.

Три ключевых вывода из исследований гибридных сетей Li-Fi/РЧ:

сети Li-Fi значительно улучшат качество услуг для мобильных пользователей; предоставление услуг может быть непрерывным;. сети Wi-Fi значительно выиграют от появления сетей Li-Fi. Последнее связано с тем, что хорошо продуманный баланс нагрузки гарантирует, что сети Wi-Fi будут меньше страдать от неэффективных расходов трафика, вызванных постоянными повторными передачами, происходящими, когда два или несколько терминалов находятся в конфликте. Аттосотовые сети Li-Fi имеют много преимуществ перед существующими технологиями. Во‑первых, в отличие от всенаправленных радиочастотных антенн, излучающих сигналы во всех

Рис. 6. Помещение размером 2,5×5 м оснащено двумя Li-Fi-светильниками, установленными на высоте 3 м и направленными вертикально вниз.

Li-Fi-светильники показаны двумя синими квадратами на рис. 6а. Оба светильника используют один и тот же спектр видимого света для передачи независимой информации. Предполагается, что на высоте стола 0,75 м расположены приемники, направленные вертикально вверх. Освещенность на высоте стола показана на рис. 6б. Результирующее SINR, учитывающее предположение, что угол обзора приемника 45°, изображено на рис. 6в

36

www.lightingmedia.ru

технологии Li-Fi

Рис. 7. Световые сигналы блокируются стенами. Эта особенность значительно повышает безопасность в Li-Fi-сетях по сравнению с Wi-Fi-сетями. В комнате, где не установлен Wi-Fi-роутер (слева), можно получать Wi-Fi-сигналы из-за пределов комнаты. Напротив, в помещении с непрозрачными стенами невозможно получить Li-Fi-сигналы извне помещения (справа). Точно так же сигналы изнутри помещения не проникают в соседние помещения, отделенные стенами

направлениях, светодиодный источник света обычно излучает в направлении, заданном его конструкцией. Поэтому излучение сигналов видимого света естественным образом ограничено. Напротив, для достижения той же цели в системах передачи данных миллиметрового диапазона требуется применение сложных и дорогостоящих методов формирования диаграмм направленности. Во‑вторых, аттосотовые сети Li-Fi можно реализовать, модернизируя существующие системы освещения. Любая аттосотовая сеть Li-Fi способна увеличить емкость беспроводной связи без создания помех для уже существующих радиочастотных сетей. Таким образом, аттосотовые сети Li-Fi обладают потенциалом для экономически эффективного расширения сотовых систем 5G. Уникальной особенностью Li-Fi является то, что эта технология сочетает освещение и передачу данных,

используя одно и то же устройство для обеих функций. На рисунке 6а представлен упрощенный сценарий комнаты с двумя светильниками. На рисунке 6б показана результирующая освещенность на уровне стола высотой 0,75 м. В этом конкретном примере светильники размещены таким образом, что на уровне стола 90% площади имеет освещенность 400 лк (в соответствии с требованиями к освещенности). На рисунке 6в изображены результирующие значения SINR. Область, где перекрываются световые конусы, подвержена сильным межканальным помехам, и значение SINR значительно падает. Интересно отметить, что SINR может изменяться примерно на 30 дБ в пределах нескольких сантиметров. Этот пример также подчеркивает, что пиковое значение SINR может достигать величины 50 дБ, что на два-три порядка выше, чем

пиковое значение SINR в беспроводных радиочастотных системах. Достижимая скорость передачи данных в значительной степени зависит от местоположения приемника, а также от поля видимости приемника. Следует отметить, что два светильника в соседних комнатах, разделенных непрозрачной стеной, не вызовут взаимных межканальных помех. Это принципиальное отличие от радиочастотных сетей, где радиосигналы проходят через стены и вызывают межканальные помехи. Из-за этой особенности радиочастотной связи достичь очень высоких плотностей данных не просто. То, что свет не проходит через непрозрачные объекты, также можно использовать для повышения безопасности данных (рис. 7). Наше последнее исследование показало, что физический уровень безопасности может быть повышен в 20 раз по сравнению с Wi-Fi.

Заблуждения о Li-Fi

Далее мы подробно рассмотрим пять ложных представлений о Li-Fi.

Li-Fi – это технология LoS

Рис. 8. На этом рисунке показана работа Li-Fi-канала в условиях строго за пределами прямой видимости (фото любезно предоставлено pureLiFi)

Это, пожалуй, самое распространенное заблуждение. При использовании схем модуляции IM/DD-OFDM скорость передачи данных масштабируется с учетом достигнутого отношения сигнал/шум (SNR). Это означает, что для применения доступной пропускной способности канала цифровые схемы модуляции

Современная светотехника, #1 2020

37

технологии Li-Fi более высокого порядка могут эксплуатироваться совместно с OFDM. С помощью адаптивной модуляции и кодирования можно передавать данные на уровне SNR до –6 дБ за счет прямого кодирования с коррекцией ошибок (FEC). На рисунке 8 показана передача видеосигнала на ноутбук на расстояние около 3 м, где светодиодный светильник нацелен на белую стену в направлении, противоположном расположению приемника. Таким образом, прямые компоненты сигнала LoS не достигают приемника, но видео успешно принимается. Очевидно, что темная стена поглотила бы больше света, что негативно повлияло бы на SNR приемника. Если SNR падает ниже порогового значения –6 дБ, то безошибочная передача данных становится невозможной. Однако в условиях низкой освещенности на чувствительной площадке приемника можно использовать однофотонные лавинные диоды, повышающие чувствительность системы по меньшей мере на порядок.

Li-Fi не работает при солнечном свете

Солнечный свет представляет собой постоянный интерферирующий сигнал вне полосы пропускания, используемой для модуляции данных.

Li-Fi работает на частотах, обычно превышающих 1 МГц. Поэтому постоянный солнечный свет можно исключить с помощью электрических фильтров. Дополнительным воздействием солнечного света является значительный флуктуационный шум, который невозможно устранить простыми электрическими фильтрами. При исследовании влияния флуктуационного шума было обнаружено, что скорость передачи данных снижалась примерно на 5%. Насыщения позволяют избежать автоматические алгоритмы регулирования усиления в сочетании с оптическими фильтрами. На самом деле, мы утверждаем, что солнечный свет чрезвычайно полезен, так как он позволяет использовать приемники Li-Fi на основе солнечных элементов, где солнечный элемент действует как устройство для приема данных, и в то же время собирает солнечный свет для получения энергии.

38

www.lightingmedia.ru

Светильники нельзя диммировать

Существуют передовые методы модуляции, такие как eU-OFDM, которые позволяют Li-Fi работать близко к напряжению включения (ToV) светодиода. Это означает, что светильники могут работать на очень низких уровнях выходного сигнала при сохранении высоких скоростей передачи данных.

Свет пульсирует

Самая низкая частота, на которой модулируются светильники, находится в области 1 МГц. Частота обновления экрана компьютера составляет около 100 Гц. Другими словами, скорость мерцания Li-Fi-лампочки в 10 000 раз выше, чем у экрана компьютера. Поэтому пульсация такой лампочки не будет восприниматься человеческим глазом. Эта технология используется только для нисходящей линии связи Ключевое преимущество заключается в том, что Li-Fi можно комбинировать со светодиодным освещением. Однако это не означает, что обе функции всегда должны использоваться вместе. Эти функции легко разделить. В результате Li-Fi можно очень эффективно применять и для восходящей линии связи, где наличие источника света не требуется. Для восходящей линии связи идеален инфракрасный спектр. Мы провели эксперимент, в котором передавали данные со скоростью 1,1 Гбит/с на расстояние 10 м с помощью светодиода с оптической выходной мощностью всего 4,5 мВт.

Применения Li-Fi

Применения Li-Fi многообразны, уличные фонари могут играть важную роль в «умных» городах будущего. Они могли бы обеспечить гигабитную двунаправленную беспроводную связь. Интересно, что с Li-Fi это также было бы возможно и в дневное время. Как показано на рисунке, Li-Fi откроет дополнительные возможности «умным» транспортным системам, являющимся частью сетей «умных» городов. Поскольку в фарах и задних фонарях автомобилей обычно установлены светодиоды или лазеры, эти источники света можно использовать для гигабитной связи между автомобилями и передачи данных на уличное оборудование, такое как светофоры и уличные фонари.

В отличие от систем радиочастотной связи, Li-Fi также будет работать и под водой. Это позволит создать новые способы подключения дистанционно управляемых подводных аппаратов и предоставит возможность дайверам общаться между собой. В результате повысится безопасность при проведении сложных подводных работ. Экспериментально была подтверждена дальность передачи данных до 100 м. В настоящее время исследуются новые детекторные технологии, такие как однофотонные лавинные фотодиоды (SPAD), способные обеспечить передачу данных на гораздо большие расстояния. Еще одной важной областью применения является «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT). В целом «Интернет вещей» можно разделить на промышленный IoT и общий IoT. Последний в будущем может подключать к Интернету наши бытовые приборы, такие как тостер, микроволновые печи, морозильные камеры, духовки и холодильники. Фактически Li-Fi позволит светодиодным индикаторам состояния этих бытовых приборов подключать их к Интернету через домашнюю систему освещения. Эта связь станет действовать как «нервная система» для наших будущих вещей. Предположим, что встроенные микропроцессоры, датчики, память и алгоритмы машинного обучения обеспечат высокую пропускную способность и низкую задержку использования искусственного интеллекта. Тогда, например, с помощью прогнозного технического обслуживания можно будет узнать о вероятном скором выходе оборудования из строя, соответственно, и запасные части можно будет заказать (до того, как какой-то элемент выйдет из строя) автоматически или по указанию пользователя через Интернет, что позволит избежать обременительных сбоев и сэкономить наше время. Еще одно важное применение Li-Fi – ориентация и навигация в помещении. Как правило, в помещении установлено много светильников. Площадь, освещаемая одним светильником, обычно не велика. Такая особенность может быть использована для быстрого установления местоположения людей и вещей с точностью до нескольких метров.

технологии Li-Fi

Рис. 9. Li-Fi имеет все шансы стать катализатором процесса, который в конечном итоге приведет к слиянию индустрии беспроводной связи и индустрии освещения

Потенциал дестабилизации рынка

Li-Fi – это революционная, фундаментальная технология 5G, способная повлиять на большое количество отраслей промышленности. Она может открыть путь IoT, ускорить приход «Индустрии 4.0» и внедрить LaaS (освещение как услуга), дать толчок к развитию новых «умных» транспортных систем, повысить безопасность дорожного движения при распространении беспилотных автомобилей, создать новые виды киберзащиты беспроводных сетей, внедрить уникальные способы мониторинга здоровья в стареющем обществе, предложить новые методы снижения цифрового неравенства и обеспечить очень высокую скорость беспроводного подключения в будущих центрах обработки данных.

Li-Fi станет катализатором слияния двух основных отраслей промышленности: беспроводной связи и освещения. На рисунке 9 продемонстрировано видение того, как Li-Fi может привести к слиянию отраслей беспроводной связи и освещения. Индустрия освещения Li-Fi предоставляет средства для диверсификации и разработки новых приложений, и это способствует развитию тенденции «свет как услуга» (LaaS), выводя индустрию освещения на рынки беспроводной связи. В результате в светотехнической отрасли возникнут новые бизнес-модели, поскольку срок службы светодиодной лампы составляет 20 и более лет. Индустрия беспроводной связи требует

беспрецедентных скоростей передачи данных и на порядок более высоких плотностей данных из-за новых сервисов в 5G, таких как дополненная и виртуальная реальность, мобильное телевидение. Кроме того, беспроводные сети должны будут соединять миллиарды устройств «Интернета вещей». Это обострит нехватку ресурсов радиочастотного спектра, и Li-Fi начнет действовать как «напорный клапан», то есть появится «толкатель» для разработки беспроводного коммуникационного оборудования на основе света – рынок, который традиционно обслуживался осветительной промышленностью. Через 25 лет мы будем обсуждать то, что светодиодная лампочка служит тысячам приложений и станет неотъемлемой частью новых «умных» городов и домов и «Интернета вещей», LaaS превратится в доминирующую тему в индустрии освещения, дающую импульс новым бизнес-моделям, а светодиодные лампы будут служить 20 или более лет. Таким образом, LaaS в сочетании с Li-Fi «протолкнет» светотехническую отрасль на рынки беспроводной связи. В беспроводной индустрии Li-Fi имеет потенциал для смены парадигмы, перехода от связи на сантиметровых волнах к связи на нанометровых волнах. Поэтому вполне возможно, что индустрия беспроводной связи и индустрия освещения сольются в одно целое. Важной предпосылкой для широкомасштабного внедрения технологии Li-Fi является наличие стандартов. В этом контексте в IEEE 802.15.7, IEEE 802.11,

а также в ITU-R предприняты первые шаги по стандартизации технологии Li-Fi. Примечательно, что в настоящее время в рамках стандарта работает целевая группа по световой связи 802.11 bb.

Заключение

Спектр видимого света и инфракрасный спектр, вместе взятые, обеспечивают в 2600 раз большую пропускную способность, чем весь радиочастотный спектр. Li-Fi использует избыток пропускной способности для создания новых беспроводных сетей, дополняющих существующие беспроводные сети на основе радиочастот. Эти сети все больше страдают от нехватки пропускной способности. С помощью современных коммерчески доступных оптических устройств можно обеспечить работу многогигабитных двунаправленных каналов передачи данных. Li-Fi интегрирует эти соединения в полноценную беспроводную сеть за счет реализации таких функций, как многопользовательский доступ, передача данных и уменьшение межканальных помех. В статье предпринята попытка прояснить ряд неверных представлений о Li-Fi. Рассмотрено несколько различных вариантов использования, показано, что Li-Fi может привести к слиянию отраслей освещения и беспроводной связи. Таким образом, технология Li-Fi стала реальностью и останется с нами на долгое время. Литература 1. www.led-professional.com

Современная светотехника, #1 2020

39

компоненты и комплектующие

Линзы ILONA для музейного освещения Екатерина Ильина, ekaterina.ilyina@ledil.com Сакен Юсупов, saken.jusupov@ledil.com Музеев в России много, даже в небольших городах обычно есть свой местный краеведческий музей, а в мегаполисах их число весьма значительно – к примеру, только в Санкт-Петербурге более двухсот разных музеев. Музеи и, пожалуй, архивы – это места хранения народной памяти о прошлом. И если скучные и пыльные архивы не интересны для массовых посетителей, то музеи в нашей стране пользуются популярностью.

Т

Т а к , п о д а н н ы м М и н к у л ь та , в 2018 году российские музеи посетило более 154 млн человек. Музейное дело развивается, расширяются старые государственные музеи и появляются новые частные. Представители музейных сообществ пытаются осмыслить свое место в этом мире и задаются философскими вопросами типа: «Музеи – это культура участия или культура потребления?» Возможно, музейное дело это одна из форм просвещения, но в статье мы поговорим о более простых и приземленных вещах – об освещении, точнее о том, как и чем можно освещать музейные помещения и экспонаты. Музейное освещение имеет свои особенности, которые вытекают из трех задач. Во‑первых, нужно осветить экспонаты в музее так, чтобы показать людям их особенности. Во‑вторых, нужно осветить залы и помещения таким образом, чтобы ходить по ним было комфортно и безопасно. И в‑третьих – освещение не должно разрушать экспонаты, потому что свет ускоряет их естественное старение. И чем старше предмет, тем быстрее он ветшает и причина этого – фотоиндуцированные реакции. Данное явление не ярко выражено, но для очень

40

www.lightingmedia.ru

старых предметов по-настоящему губительно. Самые агрессивные части светового спектра – это ультрафиолетовый (УФ) и инфракрасный (ИК), под их воздействием быстрее разрушается лак на старинных вещах и выцветают краски. В последние годы прогресс в светотехнике позволил снизить вредное влияние УФ- и ИК-спектров. Современные светодиодные источники света почти не светят в УФ- и ИКдиапазоне и поэтому хорошо подходят для создания музейных светильников. А современные светодиодные матрицы излучают свет с высоким индексом цветопередачи. И потому сейчас многие ведущие музеи мира переоснащаются и переходят на светодиодные системы освещения. Для правильной подсветки художественных или скульптурных работ учитывается множество факторов, иногда даже противоречащих друг другу – экспонаты одновременно нужно и освещать, и защищать от света. Помимо экспонатов в музее находятся люди, и при освещении музеев приходится решать сложные задачи поддержания необходимых нормативов освещения

в закрытых помещениях и создания художественных образов экспозиции, чтобы подчеркнуть индивидуальные особенности каждого экспоната и обеспечить их защиту от «переоблучения». В своей работе специалисты по музейному освещению учитывают спектральные характеристики источников света и его плотность, материал из которого изготовлен освещаемый арт-объект и то, насколько интенсивно он реагирует на свет. Максимальную освещенность разных экспонатов ограничивают для их лучшей сохранности. Например, для ткани, бумаги и акварели освещенность не должна превышать 50 лк, для масляной живописи – 150 лк, а для драгоценных камней и металлов – 500 лк. Время от времени экспозиции меняют, чтобы выставленные предметы «отдохнули от света» в хранилищах, причем абсолютная темнота для многих из них тоже бывает вредной, и для сохранности экспонатов в запасниках поддерживают небольшой уровень освещенности. Художественная и эстетическая составляющие освещения в музеях не менее важны, чем сберегающая.

компоненты и комплектующие

a) Отражатель с углом излучения 25° позволяет добиться высокого уровня освещенности на объекте, а неконтролируемый свет (гало) использовать для освещения окружающего пространства

в) Замена точечного отражателя на линзу с углом излучения 25° позволяет сконцентрировать весь свет на объекте, и значительно уменьшить освещение окружающего пространства

б) Уменьшив угол вполовину (до 13°), объект будет освещен более интенсивно, при этом уровень освещенности вокруг объекта остается тем же

д) При освещении нескольких рядом стоящих объектов отражатели могут создавать на их фоне хаотический эффект с нежелательными тенями

г) Уменьшение угла излучения до 14° позволяет сосредоточить весь световой акцент на объекте, оставив окружающее пространство в темноте

е) Линзы создают меньше теней и тени выглядят мягче, так как ореол минимизирован

Рис. 2. Сравнение работы рефлекторов и линз

Для достижения наилучших результатов применяют разные приемы. Общее освещение, направленное сверху или сверху и сбоку и малозаметной неравномерностью наиболее универсально и естественно по отношению к экспонатам. Большое внимание уделяется боковому свету, он удаляет блики и препятствует появлению тени от проходящего человека. Часто изящество скульптурных элементов подчеркивают подсветкой заднего плана. Для освещения трехмерных фигур совмещают рассеянный и прямой свет в определенном соотношении, пропорция освещенности экспоната и фона обычно составляет 2:1. В этом случае объект не становится излишне драматичным, и в то же время внимание зрителей акцентируется на экспонате. Живопись освещается по-другому, часто не требуя обильного и естественного свечения. В музее некоторые произведения, освещаемые только рамочными светильниками, выставляются в полной темноте. Классические картины нельзя подсвечивать таким методом, поскольку в них предполагается восприятие всего пространства.

Для освещения многих экспонатов в музеях применяют акцентные светильники, и к качеству их света предъявляют особые требования. Акцентный светильник должен создавать равномерное световое пятно на объекте, а граница света и тени, как правило, должна быть плавной, как бы «мягко заретушированной». Задачи формирования направленного луча света в светодиодных светильниках обычно решают при помощи рефлекторов и линз. Рефлекторы формируют световое пятно с резкими границами и большим количеством световых дефектов, чем линзы, и поэтому для создания высококачественных акцентных светильников музейного класса применяют линзы. Рассмотрим, в чем разница между отражателем и линзой, более пристально, на примерах работы разной оптики компании LEDIL (рис. 2). К примеру, рефлектор C16824_ELISE‑70‑M с углом излучения 25° (рис. 2a) позволяет осветить не только экспонат, но и окружающее пространство. Если взять рефлектор F16363_BARBARAG2‑S с углом излучения в два раза меньшим (13°), то получим больший

контраст между объектом и фоном (рис. 2б). Причем в обоих случаях уровень фоновой освещенности будет одинаковым, изменится уровень освещенности лишь на самом объекте. А как работает линза? Возьмем линзу C16687_ILONA-M с углом излучения 25°. Она позволяет сконцентрировать весь свет на объекте и значительно уменьшить количество света в окружающем пространстве, создав плавный переход от света к темному фону (рис. 2в). Линза C16686_ILONARS с углом 14° позволит усилить акцент на объекте, оставит окружающее пространство в темноте (рис. 2г). Более темное окружение подчеркивает яркостные контрасты, усиливая драматическое восприятие объекта. Правильный выбор оптики и точное расположение световых пятен очень важны для придания выразительности фактуре каждой скульптуры. Небольшие скульптуры могут освещаться одним светильником, а крупные – несколькими. Как видно на рисунке 2д, при освещении группы скульптур наличие гало-эффекта с резкой границей свет-тень (как у рефлекторов

Современная светотехника, #1 2020

41

компоненты и комплектующие Только CARMEN

a)

б)

CARMEN с решеткой

Гибридная линза CARMEN обладает свойствами линзы и рефлектора. Позволяет создавать акцент и часть света направить в окружающее пространство. Решетка – специально разработанный аксессуар – обрезает часть света и позволяет усилить акцент на объекте

в) Рис. 3. Линзы CARMEN с решеткой и без нее

Рис. 4. Внешний вид ILONA

42

www.lightingmedia.ru

C16904_ALISE‑70‑M) может вызывать нежелательные тени и световые хаотичные дефекты. Освещение линзами семейства ILONA заметно снижает контраст теней на заднем фоне – это позволяет лучше показать скульптуры, потому как фон меньше отвлекает внимание зрителя (рис. 2е). Плоские картины, в отличие от рельефных скульптур, не боятся теней. Акцентное световое пятно может быть как с хорошо заметным ореолом, характерным для рефлектора, так и практически без ореола, как это бывает у качественных линз. Главное требование при освещении картин – высокая степень равномерности освещенности в области демонстрируемого изображения и правильная цветопередача. Наиболее часто встречающиеся проблемы – наличие бликов, которые создают дискомфорт у наблюдателя, и слепящее действие от самих прожекторов. И если первая проблема снимается правильным позиционированием, то вторая решается применением решеток, экранирующих яркий источник света. Решетки тоже влияют на форму светового пятна. Покажем это на примере гибридной линзы-отражателя CP15774_CARMEN-S‑C с опциональной решеткой C16752_CARMEN‑70‑SHD (рис. 3а), также предназначенной для освещения музеев. Без решетки световое пятно имеет ореол с довольно резкой границей света и тени (рис. 3б). Применение решетки в данном случае позволяет существенно снизить фоновую засветку (рис. 3в).

компоненты и комплектующие

Рис. 5. Световые диаграммы ILONA

Рис. 6. Световое пятно линзы ILONA-SS

Как мы видим, далеко не всякая оптика способна обеспечить необходимое для освещения музеев качество света. Инженеры финской компании LEDIL разработали специализированное семейство линз ILONA (рис. 4), которые идеально подходят для этой задачи. Линзы ILONA формируют плавные световые диаграммы (рис. 5), равномерно распределяют свет в световом пятне (рис. 6), создают плавный переход от света к темному фону, без контрастных границ. Линзы формируют свет без паразитных световых гало- и прочих дефектов. Характеристики этого семейства линз по достоинству оценили специалисты крупнейшего в России светотехнического холдинга «БООС лайтинг групп» и работники государственного музея Эрмитаж. В 2019 году они начали освещать залы и экспозиции Эрмитажа светильниками с линзами семейства ILONA (рис. 7). Литература 1. «БООС лайтинг групп». www.bl-g. ru/about/portfolio/muzeynoe-osveshchenie/

Рис. 7. Освещение экспозиции Эрмитажа с применением линз ILONA

Современная светотехника, #1 2020

43

светодизайн

О светоживописи: беседы светодизайнера и светохудожника О работе светохудожников рассказал Сергей Чуркин, вопросы от светодизайнеров задавала Анастасия Приходько. Возможно, легкое замешательство в умах может возникнуть при попытке найти разницу между этими терминами – «светодизайнер» и «светохудожник». Очевидно, что и тот и другой как-то используют свет, но в чем между ними различие? Этот вопрос редакция задала им обоим.

Сергей Чуркин

светохудожник, основатель Всемирного Альянса Рисующих Светом

С. Ч.: Хороший вопрос! Отвечу за себя: мы потому «светохудожники» и наше искусство «светоживопись», что, подобно классическим художникам, рисуем свои картины красками на холсте. С одной волшебной особенностью – вместо красок мы используем свет, а вместо холста – матрицу фотоаппарата. В остальном светоживопись мало отличается от классической живописи – у нас тоже есть понятия сюжета, композиции, ма-

неры письма, разделения на жанры (реализм, абстракционизм и прочие «измы»). Результат (картина, написанная светом) – завершен и самоценен (рис. 1). Завершен – потому что художник не может дорисовывать или как-то изменять картину после того, как закончится экспозиция кадра (фактически последующие вмешательства возможны, но это будет уже другой вид искусства – digital art). Самоценен – потому что ценность картины не зависит от внешнего окружения или способа ее наблюдения зрителем. Вот тут, мне кажется, и может проявиться некоторое различие со светодизайном. Творение светодизайна более подвержено трансформации, чем картина, написанная светом. Возможны динамические трансформации (изменения параметров освещения как элемент ху-

Анастасия Приходько

светодизайнер, основатель образовательного и исследовательского проекта «Лаборатория света», кандидат архитектуры

44

www.lightingmedia.ru

Рис. 1. «Огни Тесла» (групповая картина). LPWA-Россия, Россия

светодизайн дожественной концепции, заложенные в проект) и просто поправки в проекте, востребованные анализом полученного результата. Да и выразительность творения светодизайна также понятие вариативное – летний вид может отличаться от зимнего, может быть зависим от погодных условий, наконец, видится по-разному для зрителей, находящихся в разных точках пространства. А. П.: Согласна с Сергеем. Но самым важным различием считаю то, что результатом профессиональной деятельности светового дизайнера является новая среда жизни человека – световая! Дополняющая и видоизменяющая естественную – природную или искусственную – архитектурную среду. И влияние ее на нас велико. Она может программировать поведение человека: заставить его ускорить шаг или остановиться, почувствовать прилив сил или легкий стресс, может мешать или способствовать отдыху и даже пред­ определять тему беседы! Да, все о чем я говорю, мы проверяли во время занятий-экспериментов в «Лаборатории света». Поэтому, на мой взгляд, ответственность светодизайнера за результат своей работы много выше, чем у светохудожника, скульптора, музыканта, писателя. Ведь на картину или скульптуру, если она не по душе, можно не смотреть, книгу отложить, а музыкальный трек промотать. А из вечернего освещенного города куда денешься? А. П.: Световой дизайн сегодня нередко преподносят как новый вид профессиональной деятельности, родившийся в конце ХХ века. Однако одни из самых смелых и эффектных примеров использования искусственного освещения для создания художественного образа зданий и формирования сильного эмоционального впечатления были известны задолго до этого. Это и описанный Гете в XIX веке собор Святого Петра в Риме, превратившийся из объемного в плоскостной «огромный огненный разрез здания», благодаря масляным лампадам, расположенным на поверхности фасада, и светокинетические скульптуры художников авангарда, и «храмы из света»: огромные световые столпы по периметру стадиона в Нюрнберге, «построенные» А. Шпеером – придворным архитектором

Рис. 2. Фрагмент мультфильма «Звездные войны против Звездного Пути». Лихтфактор, Германия

А. Гитлера. Каждый такой столп мог поймать в прицел летящий над городом самолет. Наши предшественники не просто экспериментировали со светом, они мечтали быть «лучше Солнца»! А что такое светоживопись: новый вид искусства или тоже «хорошо забытое старое»? С. Ч.: Старое, но не забытое. Де факто первые своеобразные следы динамического света, зафиксированные на фотопластинах при длительной экспозиции, были отмечены еще пару столетий назад, и в ту пору все это считалось фотографическим браком. В начале прошлого столетия фотографы стали сознательно использовать эффект светового следа в художественных целях – итальянец Антонио Брагалья опубликовал серию снимков виолончелиста, к смычку которого была прикреплена

маленькая лампочка, чью траекторию движения во время игры и фиксировала камера Антонио. С тех пор было много экспериментаторов: Эммануэль Радницкий (Man Ray), Ласло Мохой-Надь, Барбара Морган, и даже Анри Матисс… Революционный прорыв в общественном сознании с тогдашним «письмом в пространстве» (space writing) произвел в 1949 году не кто иной, как Пабло Пикассо (не без помощи новатора фотоискусства Гийона Мили). Рисунки Пабло опубликовал журнал LIFE, что и стало началом эры светоживописи в мире искусства. В связи с дороговизной фотопроцесса, вплоть до начала 1980‑х годов, светоживопись была уделом профессиональных фотографов. С появлением на рынке недорогих цифровых фотокамер рисование светом пошло в массы. Подлинный бум случился

Рис. 3. «Капсульный отель». Николай Требухин, Россия

Современная светотехника, #1 2020

45

светодизайн в начале девяностых, когда немецкая арт-группа Lichtfaktor опубликовала короткий анимационный ролик по мотивам фильма Star Wars (рис. 2). Каждый кадр той анимации был отрисован светом в реальных локациях, что убедительно продемонстрировало все преимущества светописи перед традиционной фотографией в вопросах создания ярких, сюрреалистичных образов (рис. 3). А. П.: Мне всегда интересна та побудительная сила, которая движет автором при создании работы, будь то роман, картина или освещенный фасад. Мне кажется, ремесло становится искусством в тот момент, когда работа не только выполнена мастерски с технической точки зрения, но и способна поделиться со зрителем

мировоззрением своего автора, стать посредником в диалоге между создателем и зрителем. Мне очень нравится серия ваших работ, на которых человек, сотканный из света, путешествует по различным локациям. Расскажите, пожалуйста, в чем смысл – идея – цель этого путешествия? С. Ч.: Эта серия называется Real Life Of Unreal Person («Реальная жизнь вымышленного персонажа»). Вымышленный персонаж – это мистер Свет. Мистер Свет путешествует по миру, мистер Свет показывает зрителю то, что бывает скрыто от невнимательного (или замыленного) взгляда. Свет лично для меня – персонифицирован, материален и всеобъемлющ. Его присутствие в этом мире более чем реально и более

Рис. 4. Реальная жизнь вымышленного персонажа. Сергей Чуркин, Россия

46

www.lightingmedia.ru

чем желанно, не правда ли? Я придал Свету некую форму, достаточную для выражения художественных замыслов – это фигура человека. Через нее я могу показывать эмоции, рассказывать истории… Очевидный сюрреализм всех сцен с участием Света расширяет границы восприятия сюжета, дает толчок к новым, не выраженным явно мыслям… По крайней мере я на это надеюсь (рис. 4). А. П.: А какова технология создания подобных картин? Какие инструменты для этого нужны и сколько времени в среднем занимает работа? Трудно научиться? С. Ч.: Технология в действительности проста. Фотокамера на длинной выдержке фиксирует все изменения параметров источника света, оказавшегося в кадре, – геометрию и скорость его перемещения, яркости и цвета источника. Все остальное зависит от вашего терпения и упорства плюс немного везения. Любой может начать рисовать светом через две минуты после первого опыта. Рисовать можно любым источником света, достаточно лишь подогнать настройки камеры под его конкретные параметры. Разумеется, существует много технологических приемов и специальных инструментов, но в рамках этой статьи про все рассказать невозможно. Наша студия готовит к запуску факультативные курсы по профессиональной светоживописи, там обучающиеся смогут получить от мастеров все необходимые знания международного уровня. Светоживопись – занятие трудоемкое, если говорить о высоком уровне исполнения; и совершенно простецкое, если речь идет о заполнении вашей ленты в «Инстаграме». На наши лучшие работы мы тратили несколько недель подготовки и два-три часа финальной работы. А были случаи, когда шедевр рождался за 15 секунд. Случайность, скажете вы? Думаю, недели тренировок. А. П.: Светодизайнер, проводя предпроектный анализ, выезжает на объект в темное время суток, чтобы оценить существующую световую среду. Для меня это, наверное, наиболее яркий момент генерации различных идей. И как здорово было их сразу зарисовать. Как вы думаете, может светодизайнер взять на вооружение

светодизайн ваш метод и набросать эскиз будущего освещения прямо на месте? С. Ч.: Разумеется! С некоторыми технологическими ограничениями, конечно, но увидеть и зафиксировать распределение света на объекте, используя длинную выдержку более чем возможно. Например, используя всего один фонарь, вы можете воссоздать картину применения к объекту множества источников света, разных цветов, интенсивности и направленности (рис. 5). А. П.: А насколько широк круг людей, увлекающихся светоживописью? Есть ли профессиональные сообщества, фестивали? С. Ч.: Если считать в мировом масштабе, то увлеченных светоживописью наверняка окажется несколько сотен тысяч. Другой вопрос: на каком уровне результат их увлечения? Тут как в спорте – на стадион ходят многие, а на Олимпиадах выступают единицы. Сообществ тоже немало, мне известны не менее сотни. Все это легко найти в Интернете по тэгу light painting. Проводятся международные выставки, конкурсы, конгрессы и слеты светохудожников со всего мира. Как основатель Всемирного Альянса Рисующих Светом (Light Painting World Alliance), рекомендую ознакомиться с нашими репортажами с подобных мероприятий. Архивные материалы Альянса (база светохудожников со всей планеты, виртуальные сеты с наших выставок и репортажи) можно найти, пройдя последовательно по ссылке на странице LPWA в Инстаграме @lpwalliance и далее по ссылке с официального портала YouTube. А. П.: Правильно ли я понимаю, что светоживопись – это не просто хобби, а дело, способное приносить немалый доход? С. Ч.: Ах если бы! Светоживопись, по крайней мере в России, еще мало знакома галеристам, рекламодателям и иным производителям визуального контента. Отсюда – микроскопический спрос с ничтожным предложением действительно профессионального материала. Наша Международная Студия Светоживописи @lightpaintstudio пытается по мере сил переломить подобную ситуацию, но пока дела идут более чем скромно. А. П.: Сергей, как вы думаете, возможна ли профессиональная колла-

Рис. 5. «Лестница». Ясмина Черкауи, Марокко (картина нарисована одним единственным фонарем)

борация между светодизайнерами и светохудожниками? Было бы здорово объединить усилия, ведь у нас не так мало общего и одна любовь – свет. С. Ч.: Светоживопись находится на пересечении многих дисциплин – фотография, рисование, хореография, бутафория, электроника, пиротехника – и почему бы не светодизайн? Анастасия, у меня встречный вопрос: всем, конечно, хочется работать по-крупному – сразу с дворцом или на худой конец с парком… Однако малые формы, как мне кажется, ближе к индивидуальному потребителю, и спрос на светодизайн личного пространства может оказаться даже больше, чем на освещение Китайской стены… Имеются ли примеры работ именно такого, камерного формата? Как может развиваться это направление? А. П.: Освещение частных домов и приусадебных участков всегда было весьма востребованной темой, особенно в России. Недавно коллеги

из фирмы ERCO (производитель инновационного архитектурного и музейного осветительного оборудования из Германии) поделились, что 40% их российского рынка составляет продажа светильников в частные дома и усадьбы. Для своего интерьера заказчик выбирает те же светильники, что освещают живопись в Лувре, Фондационе Прада, Эрмитаже, Третьяковской галерее, галерее Уффици, ну и наружные светильники тоже под стать. А вот интерес к камерным городским пространствам – небольшим скверам, площадям районного значения, детским площадкам – появился именно сейчас. Это и государственные заказы, и научные исследования в данном направлении. Меня очень воодушевляет эта тенденция. Хочется верить, что наши города станут более дружелюбными и сомасштабными человеку в темное время суток. Беседу организовала Наталия Тимофеева

Современная светотехника, #1 2020

47

светодизайн

Фестиваль света за полярным кругом

Рис. 1. Въездной знак «Стела»

Екатерина Космынина, ведущий светодизайнер LiDS Lighting Design Studio В декабре 2019 года команда студии светодизайна LiDS Lighting Design Studio приняла участие в создании Фестиваля Света в г. Полярные Зори, Мурманская область. Этот город – спутник Кольской атомной станции, расположенный за полярным кругом. А это значит, что всю зиму здесь длится полярная ночь. В таких природных условиях людям не хватает света и ярких красок. Поэтому город выбрал для себя брэнд – «Город Света».

Б

Благодаря активной позиции жителей, администрации и помощи Агентства Стратегических Инициатив «АСИ» первым шагом к этому стал Кэмп по светодизайну в августе 2019, в рамках которого была разработана и утверждена единая концепция освещения, предполагающая 5 сценариев освещения для улиц, ландшафтов и зданий, которые будут меняться в зависимости от времени суток в едином комплексе. Вторым шагом в становлении Полярных Зорей, как «Города Света» стал фестиваль света (рис. 1). И это не просто праздник для развлечения жителей и туристов в самую длинную ночь и самый короткий день в году (всего 21 минута), но и событие с важным посылом, которое заставляет задуматься о тесном взаимодействии человека и природы, о том как благодаря своему интеллекту человек смог освоить самые суровые и дикие места.

48

www.lightingmedia.ru

Задача фестиваля заключается в том, чтобы показать людям необходимость сохранения хрупкого экологического равновесия и правильного применения современных знаний, для построения «умных» городов, которые повышают уровень жизни человека в таких тяжелых условиях, как крайний север, при этом не нарушают экосистему, существовавшую здесь задолго до человека…

2 месяца подготовки от создания идеи до ее реализации. 2 недели монтажа световых объектов и инсталляций.

3 тонны светильников.

7 спикеров из разных городов России и мира. 20 волонтеров. 15 светодизайнеров.

11 партнеров. Около 1500 гостей фестиваля. Количество счастья и положительных эмоций неизмеримо… Программа фестиваля была очень насыщенной. Помимо световых инсталляций, развлекательной программы в парке, квеста «Погоня за фотонами» проводились мастер-классы по изготовлению светильника «По следам Инго Мауэра», на котором дети и взрослые смогли создать своими руками интересный светильник с возможностью управления цветом и интенсивностью. Также была организована образовательная программа – конгресс, посвященный вопросам городского освещения и мировому опыту в этой области. В конгрессе приняли участие спикеры из различных городов России, а также Англии, Финляндии, Нидерландов. Чтобы узнать, какие световые объекты и инсталляции понравились жителям больше всего, было проведено голосование, в котором были выбраны наиболее понравившиеся и запомнившиеся световые объекты в различных номинациях (рис. 2).

светодизайн

Рис. 2. Награждение победителей

Расскажем коротко о победителях голосования:

Номинация «Новогоднее освещение и малые архитектурные формы» Первое место: Звездное небо В новогодние праздники все стремятся загадать как можно больше желаний. Чтобы подарить такую возможность всем жителям города и гостям фестиваля был создан на ц е н т ра л ь н ой пл ощ ад и с в ой собственный млечный путь – теперь звезд и желаний хватит на всех (рис. 3). Второе место: Скамейки В наши дни городскую мебель и малые архитектурные формы стремятся сделать более универсальными. Один из способов – это встроенное освещение, которое делает их не только заметными точками притяжения, но и помогает ориентироваться в темное время суток (рис. 4). Третье место: Шары Встроенное освещение делает малые архитектурные формы не только заметными точками-ориентирами в темное время суток, но и создает

Рис. 3. Инсталляция «Звездное небо»

Рис. 4. Освещение скамеек в парке. Инсталляция «Звездное небо»

Современная светотехника, #1 2020

49

светодизайн

Рис. 5. Проекционное освещение ул. Строителей

настроение всем жителями и гостям города.

Номинация «Декоративное освещение» Первое место: Улица Строителей Явление «полярного сияния» довольно распространено в местных широтах и близко жителям города Полярные Зори. Чтобы им могли полюбоваться и гости города была исполь-

зована технология слайд-маппинга на фасадах домов по ул. Строителей. Здания отличаются тем, что расположены особенным образом и при ансамблевом восприятии с улицы выглядят, как единое целое. Это основная причина, по которой для них было выбрано проекционное освещение, создающее единый пейзаж на трех домах вместе. Технология учитывает все особенности жилого здания и исключет засветку в окна квартир (рис. 5).

Второе место: Ландшафтное освещение В зимнее время года большинство деревьев лишены ярких красок теплого времени, зато их ветки укрыты пушистыми белоснежными шапками, которые хорошо отражают падающий свет. Концепция ландшафтного освещения предполагает использование прожекторов холодных оттенков: синего, зеленого и голубого, которые повторяют цвета полярного сияния. Третье место: Дворец Культуры Здание дворца культуры отличается строгой архитектурой эпохи функционализма с масштабным остеклением холла второго этажа. Благодаря этой особенности было принято решение выполнить архитектурное освещение с использованием интерьера здания – отраженный от потолка свет равномерно заполняет пространство цветом, оттенок которого зависит от времени суток и времени года.

Номинация «Световая инсталляция»

Рис. 6. Инсталляция «Трубки света»

50

www.lightingmedia.ru

Первое место: Крылья ангела Ангел – универсальный символ рождества, времени, когда каждый верит в чудеса в независимости

светодизайн от возраста и профессии. Благодаря этой инсталляции, в дни фестиваля каждый сможет «примерять» на себя роль ангела и исполнить желания близких людей и случайных знакомых. Второе место: Трубки Света Инсталляция представляет собой пространственную композицию, являющую собой художественное целое, созданную из пластиковых трубок и точечных светильников, применяемых для декоративного освещения (рис. 6). Третье место: Куваксы Куваксы – переносные временные жилища коренного населения Кольского полуострова – саамов. В наше время куваксы – это символ освоения человеком севера, а теплый белый и янтарный свет универсальный символ пламени очаг, согревающего холодными зимними вечерами (рис. 7). Важным моментом для города стало то, что многие световые объекты и инсталляции фестиваля «Полярные Зори» остались здесь на постоянной основе. Среди них проекционное освещение здания администрации и трех домов по ул. Строителей, куваксы на площади, новогоднее освещение, освещение беседок в городском парке. Помимо всего вышеперечисленного во время фестиваля на городской

Рис. 7. Куваксы на городской площади

площади был организован флэш-моб «Сердце Заполярья», катание на светящихся ватрушках в парке, лазерное шоу на берегу Пинозера. Фестиваль света «Полярные Зори» оказался очень значимым и знаковым событием. Он собрал невероятную команду профессионалов, которые подарили городу новый облик, сплотил жителей и администрацию, которые хотят поддержать идею и продолжить улучшение благоустройства города Полярные Зори, а также объединил всех участников и гостей и показал, как свет может создавать атмосферу праздника, тепла и добра.

Мы уверены, что данный Фестиваль станет ежегодным событием, будет расти в масштабах и собирать участников и зрителей со всех уголков России и мира. Мы также хотим поблагодарить наших партнеров, спонсоров, волонтеров, гостей и жителей города за помощь в создании праздника Света в условиях полярной ночи. Сильнее окунуться в атмосферу фестиваля вы можете, посмотрев отчетный фильм о подготовке и проведении первого фестиваля света в Заполярье «Полярные Зори‑2019» по ссылке https://clck.ru/MJVLt.

Реконструкция городского освещения на базе решений Philips в Пскове Полная реконструкция городского освещения на базе решений Philips была произведена в Пскове. В рамках энергосервисного контракта, заключенного ПАО «Ростелеком» с администрацией Пскова сроком на шесть лет и технически реализованного компанией «Руссмарт» (Группа «АйТи») 10500 устаревших светильников с газоразрядными натриевыми и ртутными лампами были заменены современными светодиодными светильниками Philips. Снижение энергопотребления составит более 60%, что эквивалентно 39 млн кВт•ч за весь срок контракта. На центральных улицах и основных магистралях города было установлено 1000 cветодиодных светильников Philips, оснащенных модулями индивидуального управления Unilight, предоставляющими широкие потенциальные возможности для развития сервисов «умных» городов. С их помощью городские службы смогут не только

получать онлайн-информацию о работе светильников, но и включать, выключать и регулировать яркость освещения как всей сети, так и каждого светильника индивиду‑ ально посредством облачного сервиса. Также данная система позволит эксплуатиру‑ ющей организации не выключать, а снижать уровень освещения до нуля в дневное время.

В результате на опорах освещения может оставаться напряжение 220 В в течение всего дня, что позволит размещать на опорах устройства с дополнительным функционалом и выполнять, например, оповещение о чрез‑ вычайных ситуациях через громкоговорите‑ ли или раздачу Wi-Fi. Особое внимание в реализации проекта уде‑ лялось освещению пешеходных переходов. По статистике, наезд на пешехода – один из самых распространенных видов дорожнотранспортных происшествий. Для соответ‑ ствия всем существующим нормам и в целях обеспечения безопасности на дорогах города были установлены светильники повышенной мощности с теплым белым светом. Обеспе‑ чивая максимальную освещенность, они по‑ зволят городским жителям чувствовать себя комфортнее и безопаснее во время вечерних прогулок. www.signify.com/ru-ru

Современная светотехника, #1 2020

51

светодизайн

Освещение башни «Лахта Центр» Впервые о проекте делового центра для компании «Газпром» заговорили в ноябре 2006 года. Тогда речь шла о проекте «Охта-центр» на правом берегу Невы, в районе Охты. Однако идея строительства высотного здания в непосредственной близости к историческому центру СанктПетербурга вызвала протест горожан и специалистов. В марте 2011 года «Газпром» начал сооружение небоскреба «Лахта Центр» в Приморском районе города. Первая очередь строительства, включая небоскреб и функциональное здание, введена в строй в октябре 2018 года. Окончание строительства планируется к весне 2021 года. Башня «Лахта Центра» высотой 462 м стала символом современного Петербурга. Она красива днем, но особенно ночью, когда включают освещение (пока это происходит нечасто). Освещением столь необычного объекта занималась компания IntiLED. Мы попросили Ульяну Виноградову, руководителя отдела светодизайна компании IntiLED, рассказать об этом необычном проекте.

– Ульяна, расскажите, что сегодня представляет собой «Лахта Центр»?

– «Лахта Центр» – многофункциональный комплекс в СанктПетербурге площадью 400 000 кв. м на берегу Финского залива. Офисное пространство комплекса займут структуры компании «Газпром». Около трети площади отведено под общественные пространства: открытый амфитеатр, пешеходную набережную, обзорную площадку, концертный зал-трансформер, детский научно-образовательный центр с планетарием, панорамные рестораны, галереи. Это самый большой небоскреб Европы – его высота составляет 462 м. Он расположен на берегу Финского залива, как раз там, где он не будет мешать панораме Северной столицы. Конусообразное здание имеет в плане форму пятиконечной звезды, с этажами в виде пяти квадратных лепестков, соединенных круглой центральной частью. По мере увеличения высоты, «квадратные лепестки» вращаются вокруг своей оси против часовой стрелки в пределах каждого этажа на угол, составляющий 0,82°. Композиционно комплекс состоит из нескольких элементов: многофункциональное здание, арка, башня.

52

www.lightingmedia.ru

Рис. 1. Один из сценариев освещения башни

светодизайн Для выбора места, где расположение небоскреба не станет вызывать негативную реакцию у петербуржцев, были проведены исследования. Решение расположить высотное здание в районе Лахты оказалось приемлемым, не нарушающим городскую среду. И вместе с тем оно придавало мегаполису некий динамичный облик, устремляющий наш город в будущее (рис. 1).

– Каковы архитектурные и конструктивные особенности здания?

– Одна из ключевых особенностей этого проекта – очень сложная геометрия фасадов. Башня имеет уникальную форму, которая включает кручение, расширение и сужение архитектурного объема по высоте. На разных уровнях она разворачивается под разными углами, грани башни сходятся и расходятся от отрицательных углов внизу до положительных в верхней части здания. И фасады также закручиваются по спирали. По внутренним и внешним углам размещены так называемые рельсы СОФ (системы обслуживания фасадов). Они служат направляющими для тележек, с которых моют фасады. Рельсы СОФ в этом здании необычны, как и сама постройка. Обычно рельсы расположены горизонтально, а здесь они идут вертикально по всем ребрам здания. Снаружи система обслуживания фасадов обшита облицовочными панелями из нержавеющей стали. Это сделано для красоты и аэродинамики. Они начинаются от третьего этажа и заканчиваются на самом верху башни, на 102‑м техническом этаже. Рельсы СОФ стыкуются между собой и спозиционированы очень точно. И сам фасад состоит из различных типов материалов: из стекла, полированной нержавеющей стали, из алюминиевых окрашенных профилей.

– Какова концепция освещения здания?

– Концепцией освещения здания «Лахта Центра» стала идея, разработанная светотехническим бюро LightVision и утвержденная по итогам проведения международного конкурса. Специалисты бюро предоставили подробный документ, с описанием концепции, режима работы оборудо-

вания и подхода к освещению всех основных зон, элементов сооружения, с детализацией и так далее. Вдохновением для разработки концепции освещения послужил процесс кристаллизации воды и структура льда. Эта идея хорошо сочетается с образом стекла, которое обильно используется в отделке «Лахта Центра». Игра светом, его преломление при освещении и подсветке здания вызывает ассоциацию с преломлением света в кристаллах льда. Свет связывает здание «Лахта Центра» с природой, то есть освещение служит элементом внедрения здания в окружающую среду. Общие положения концепции – отсутствие ярко выраженных торцов и четкого очерчивания. В общем, здание должно выглядеть как некая динамическая структура. Концепция предполагает использование света различной интенсивности, а не света и тени, иными словами, в освещении здания заказчик хотел увидеть игру нюансами. В результате светодинамика задана мягкими диагональными переходами интенсивности света. И все световые компоненты должны быть обязательно сбалансированы, то есть отсутствуют какие-то резкие яркостные контрасты. Слои света располагаются по поверхности фасада и не нарушают функциональную среду рабочего пространства. Это было одним из ключевых требований.

Соответственно, концепцией преду­ смотрены и различные режимы работы системы освещения. Среди них естественный, повседневный, праздничный, конечно же, дежурный и специальные сценарии для особенных дней, например, на юбилей компании (рис. 2).

– Каковы требования заказчика и окружающей городской среды?

– На основе концепции освещения разработано техническое задание заказчика, которое предусматривало множество различных аспектов. Я расскажу об основных. Рассматриваемое сооружение имеет сложную геометрическую форму. Для вычисления аэродинамических характеристик были использованы результаты модельных аэродинамических испытаний, проведенных в Канаде. Поэтому основное требование заказчика – незаметность приборов освещения, отсутствие воздействия на аэродинамические свойства здания, а значит, следовало придумать какое-то встроенное световое решение, потому что размещение оборудования на фасаде привычным образом, то есть накладной монтаж, не допускалось самой концепцией здания. К тому же необходимо было учесть соответствие стандартам LEED. LEED – NC (New Construction – новое строительство) является рейтинговой системой при возведении

Рис. 2. Фото Виктора Сухорукова, из архива пресс-службы Газпромнефть Восточно-Европейские проекты

Современная светотехника, #1 2020

53

светодизайн новых объектов или выполнении крупных проектов в существующих зданиях. В настоящее время для новых зданий применяется система LEED – NC V.2.2. Она содержит 34 основных и 69 дополнительных баллов, которые можно получить в зависимости от типа проекта. Самая низкая ступень LEED называется сертифицированием по LEED. Для получения сертификата для этой ступени нужно набрать 26 баллов. Следующая ступень – это «Серебро» (33–38 баллов), затем «Золото» (39–50 баллов). Высшая ступень – «Платиновый» уровень (52–69 баллов). Здание «Лахта Центра» получило самую высокую оценку по системе LEED, «Платиновый» уровень. Что значит соответствие стандартам LEED для системы освещения? В первую очередь высокая эффективность приборов. Если упрощенно, это означает следующее: мощность, затрачиваемая на освещение одного квадратного метра фасада не должна превышать определенных значений. Для освещения, которое было встроено в систему обслуживания фасадов это 6 Вт/м. Все типы светильников имеют программное ограничение. При

Рис. 3. Светильник, встроенный в СОФ

54

www.lightingmedia.ru

любой комбинации цветов потребление не превышает именно это значение – 6 Вт. Поскольку это офисы класса А+, зрительный комфорт имеет огромное значение для работников. И естественно, требования к отсутствию паразитной засветки внутри и снаружи помещений было одним из ключевых. То есть источник света не должен быть виден из офиса ни на каком этаже, ни под каким углом. Аналогичное требование к внешнему световому потоку, внешнее освещение никоим образом не должно попадать внутрь. Следующие требование – это гарантия обслуживания приборов. В частности, следовало обеспечить комфортный, безопасный и быстрый доступ к коммутационным узлам, возможность удобного демонтажа приборов и оборудования, чтобы все заменить быстро и четко. Нужно отметить и требования к световому потоку. Например, оценивалось качество света по таким параметрам, как равномерность заливающего освещения, отсутствие зоны затемнения. Сложными для выполнения этого условия являются места стыковки СОФов, требовалось угол раскрытия луча спроектировать

таким образом, чтобы не было темных зон и вся освещенность была равномерной. Надо было учесть и то, чтобы световой поток не вызывал световых ожогов, световых провалов и так далее. Еще учитывались такие экзотические требования, как влияние освещения фасада на миграцию птиц, влияние на линию горизонта города и многое другое. Естественно, все это нашло отражение в виде конкретных цифр в техническом задании, и за их выполнением следили очень строго.

– Какими были ваши инженерные решения?

– При выборе подрядчика заказчик рассматривал лишь компании, готовые изготавливать изделия именно под этот проект. То есть изначально речь шла о кастомизированном производстве. Для уникального здания должно было быть разработано эксклюзивное решение, ведь систему освещения, встроенную в систему обслуживания фасада, еще никто в мире не создавал. Мы взялись за это. Изначально изготовили макет прибора, провели натурное моделирование. Нас болееменее все устроило. Однако мы посчитали, поняли, что на некоторых этажах фасада нельзя будет использовать этот прибор, соблюдая все требования заказчика. Внешние выступающие шторки для закрытия источника света нельзя использовать, потому что увеличится ветровая нагрузка. Отражатели для закрытых источников света тоже не удастся применить, поскольку тогда мы теряем в световом потоке. Открытые светодиоды тоже недопустимы – требования к надежности не будут выполнены (рис. 3). Нам удалось разработать прибор, учитывающий все заявленные условия и имеющий разную форму корпуса для встраивания в СОФ на различных углах, две степени свободы для нацеливания луча, два типа оптики, источники света, утопленные в корпус и не заметные для наблюдателя. При этом все приборы имеют типовую коммутацию и могут обслуживаться. Функционирование этого прибора проверялось практически на всех этажах здания, вот такую грандиозную работу мы провели.

светодизайн Хочется немного рассказать о технологии возведения таких высотных зданий. Многие знают, что строительство высотных сооружений ведется параллельно на разных уровнях: пока на верхних уровнях льют бетонное ядро, на средних ведется сооружение межэтажных перекрытий, а на нижних уже зашиваются фасады и прокладываются коммуникации. Небоскреб растет снизу-вверх. Работы по установке осветительного оборудования также были организованы по такой схеме. Мы изготавливали осветительные комплексы, доставляли их на строительную площадку специальным транспортом. Здесь они монтировались в СОФы. На площадке прибор устанавливался в рельс, юстировался на специальном оборудовании и оснастке, в соответствии с их адресом, то есть местом установки на фасаде. Проверялся угол наклона, равномерность и другие параметры. В общем, на строительную площадку поставлялся уже укомплектованный рельс со всем необходимым световым оборудованием – это уже завершенное решение, его можно подсоединить, и оно уже готово, работает, все замечательно (рис. 4). Это потребовало просто гигантских усилий, было создано десять различных типов оснастки, освоены новые технологии, сборочные операции, введено множество инструкций, написано свыше 700 единиц конструкторской документации, увеличены складские помещения, налажена поставка нового оборудования, новых комплектующих, выстроена работа с различными подрядчиками и поставщиками из России, Европы и Японии. Мы нашли более 35 новых подрядчиков. Освещение башни состояло из трех элементов – встраиваемое освещение в рельс-СОФ, встраиваемое освещение в оконную раму и освещение шпиля. Про СОФ я рассказала, теперь перейдем к следующему элементу – освещению в оконных рамах. Высота оконной рамы превышает 4 м, она наклонная, ширина 2–2,5 метра, а толщина только 150 мм, то есть 15 см. Это очень узкий профиль. Задачи стояли те же самые: свет не должен попадать в окна, не должен слепить, но при этом должны

Рис. 4. Юстировочный центр

Рис. 5. Натурное моделирование

Современная светотехника, #1 2020

55

светодизайн достигаться красивые цвета. Свет должен быть собран в тонкий, как лезвие, пучок. Это очень сложно. Для чего мы разработали прибор с тороидальной оптикой, угол раскрытия луча 3×180°. Такое цветовое исполнение, как и предыдущий прибор, тоже RGB – то есть Red, Green, Blue. Плюс белый 3500 К. Он был выбран не случайно, поскольку при смешении дает и идеальный белый, и золотистый. Мы тоже это все моделировали, просчитывали. У нас есть специальные палитры для смешения цветных диодов, и мы можем, допустим, посмотреть, какой будет результат, то есть оперативно все проверить (рис. 5). Электропотребление этого прибора не более 8 Вт на единицу при любом цвете, что также связано с исполнением норм сертификата «зеленых» зданий LEED Platinum. В светильнике была применена аппаратная коррекция мощности, а поскольку он вышел очень удачный и достаточно востребованный, мы с некоторыми изменениями внесли его в наш модельный ряд. Естественно, точно также были проведены светотехнические расчеты и натурное моделирование, которые курировались очень крупными фирмами-производителями. В итоге наше решение было выбрано как

наиболее оптимальное, потому что все жесткие требования заказчика по борьбе со светозагрязнением выполнены, цветосмешение на высоте, и световой поток очень хороший при столь небольшом энергопотреблении. Несколько слов о последнем элементе. Это шпиль. Прибор был разработан на основе нашего линейного изделия, к которому мы добавили дополнительный рассеиватель. Дело в том, что наверху есть такое место, где СОФ сходится и образуется собственно шпиль. И вот оно оставалось достаточно темным, конструкция не была выявлена до конца, и, соответственно, мы для него придумали такое встроенное решение. Все приборы управляются по протоколу DMX+RDM, что позволяет нам быстро понять, где, что не так. Пока никаких нареканий не возникало. На текущий момент большая часть оборудования уже установлена на фасадах башни. После завершения монтажных работ намечена окончательная пусконаладка оборудования, и система освещения будет подключена к системе управления. Освещение на башне «Лахта Центра» периодически включается – это делалось на прошлый новый год, а также в честь выступления футбольной команды «Зенит».

В скором времени светящийся кристалл «Лахта Центра» станет символом Санкт-Петербурга.

– Удовлетворены ли вы работой, сделали бы что-то по-другому?

– Пожалуй, по-другому ничего бы не сделали, потому что тогда мы не впишемся в техническое задание. Это единственно правильное возможное решение. Удовлетворены очень. Это была очень сложная, захватывающая интересная работа. Проект, над которым мы бились три года. Потратили на него просто нереальное количество времени. Да, было здорово, интересно, и это очень-очень увлекательный опыт.

– Поделитесь своими рекомендациями с нашими читателями.

– Работать над такими проектами очень увлекательно. В них надо заходить заранее, на стадии подготовки документации, проектирования, да и вообще, в принципе во все объекты нужно, на мой взгляд, заходить на самом первом этапе – это одно из ключевых условий. Ну и не бояться новых решений, не бояться пробовать и все проверять. Вот такие рекомендации. Беседу вела Наталия Тимофеева

Реализован первый в России энергосервисный контракт в области освещения региональных дорог Работы по модернизации дорожного освещения провели на мосту через Волгу в городе Кинешма, на дорогах в аэропорт «Иваново» и на трассе «Иваново – Кохма», а также в населенных пунктах Богородское, Ново‑Талицы, Буньково в Ивановском районе и в Китове и Афанасьевском в Шуйском районе. Это первый опыт использования механизма энергосервиса в сфере до‑ рожного хозяйства. Энергосервисный контракт как форма взаимодей‑ ствия заказчика и подрядчика активно используется в модернизации городского уличного освещения. Его главное преимущество – отсут‑ ствие затрат из бюджета. Все поставки оборудования и работы вы‑ полняются за счет исполнителя, с которым заказчик расплачивается позже, из уже фактически достигнутой экономии. Заказчиком первого в России энергосервисного контракта на освеще‑ ние региональных дорог выступил Департамент дорожного хозяйства и транспорта Ивановской области. Исполнителем стала компания «Световые Технологии ЭСКО». За короткий срок на региональных дорогах было установлено 600 со‑ временных светодиодных светильников с цветовой температурой 4000 К, которая, по мнению экспертов, считается самой комфортной для водителей. Приятный бонус – энергоэффективность светодиодов и различные сценарии освещения дадут хорошую экономию: по про‑

56

www.lightingmedia.ru

гнозам, она составит около 70%. Срок реализации договора 6 лет, а гарантия на оборудование и светильники – на весь срок действия контракта. Немаловажно и то, что теперь есть возможность управлять интен‑ сивностью света в зависимости от времени суток, погодных условий и степени загруженности дороги, и налаженный контроль помогает своевременно отслеживать вышедшее из строя оборудование. Интеллектуальная система была разработана местным производите‑ лем подобных решений по заказу Департамента дорожного хозяйства и транспорта Ивановской области. Решение позволяет объединить в общую сеть не только объекты, попавшие под модернизацию по энергосервисному контракту, но и вновь вводящиеся в эксплу‑ атацию. Примером служит автомагистраль Ковров‑Шуя-Кинешма и Лежнево‑Хозниково. Качественный свет на дорогах – одно из условий безопасности вожде‑ ния, поэтому во многих случаях ждать, когда у города или области по‑ явится бюджет на освещение дорог, нецелесообразно, а иногда – про‑ сто опасно. В рамках реализации федерального проекта «Безопасные и качественные дороги» задача создания комфортной для водителей и пешеходов световой среды выходит на первый план. Световые Технологии ЭСКО

рубрика

www.ledil.com

Н Новые линзы для освещения улиц

VIMIN-2X2 Финское качество по китайской цене 200

600

300

900

300

400

500 400

1200

600

cd/klm

C0 - C180

C90 - C270

T1-A

cd/klm

C0 - C180

C90 - C270

T2

cd/klm

C0 - C180

C90 - C270

T3

РЕКЛАМА

LEDiL® is a registered trademark of LEDiL Oy in the European Union, the U.S.A. and certain other countries.

Солнечный свет уменьшает близорукость у детей В течение длительного времени основной причиной близорукости считались генетические факторы. Но недавно профессор Ян Морган (Ian Morgan) из Австралийского на‑ ционального университета заявил в авторитетном научном журнале Nature, что «в азиатских странах близорукость распространяется как эпидемия, поскольку люди недостаточно видят солнечный свет». По оценкам исследовательской группы, 90% современных детей страдают близорукостью (по сравнению с 10–20% молодых людей в Восточной Азии 60 лет назад), и такой рост близорукости кажется слишком быстрым, если он обусловлен только генетическими при‑ чинами. В связи с этим недавно китайское правительство выпустило «План управления и действий по профилактике близорукости у детей и подростков», предусматривающий поощрение использования надлежащего освещения и нахождения на улице. Такой план является частью политики, учитывающей негативное воздействие на зрение неадекватного искусственного освещения, содержащего избыточное количество синего света.

Рис. 1. Оценка уровня распространенности близорукости у 20-летних в странах Восточной Азии

Как солнечный свет может помочь сохранить зрение?

Ученые объясняют это действием нейромедиатора дофамина. Влия‑ ние солнечного света увеличивает количество дофамина в глазу, что тормозит рост глаза и регулирует его правильное развитие. В резуль‑ тате глазные яблоки детей, которые не видят достаточно солнечного света, чрезмерно вырастают, что приводит к близорукости. Поэтому специалисты считают, что получение большого количества солнечного света может помочь предотвратить близорукость. seoulsemicon.com

Рис. 2. Близорукость, вызванная чрезмерным ростом глаза

Современная светотехника, #1 2020

57

изобретения в светотехнике

Новые патенты Сергей Титков, генеральный директор ООО «СЕТИЛЮМЕН» Цель публикаций рубрики «Изобретения в светотехнике» – ознакомление читателей журнала с последними запатентованными решениями в светотехнике. В статье опубликован краткий обзор полезных моделей и патентов на изобретения, выданных в РФ в ноябре 2019 – феврале 2020 года по классу F21 (Освещение по международной патентной классификации).

Изобретения Патент РФ № 2706334 «Способ формирования кривой силы света прожектора, прожектор и светодиодное осветительное устройство прожектора для реализации способа»

Патентообладатель: Ивлиев Юрий Вячеславович (RU) Группа изобретений может быть использована для прожекторных установок подвижного состава транспорта, а также для прожекторов с зеркальным отражателем сферической или параболической формы. Техническим результатом является повышение надежности, улучшение и расширение функциональных характеристик прожекторов с зеркальным сферическим или параболическим отражателем, а именно: увеличение срока службы, улучшение видимости пути перед подвижным составом ночью, что повышает безопасность движения. В прожекторе со сферическим отражателем в качестве источника света использовано светодиодное осветительное устройство, светодиоды которого размещены на оптической оси и со смещением относительно оптической оси в фокусе отражателя или вблизи него. Также заявлен способ формирования кривой силы света прожектора.

Патент РФ № 2707082 «Светодиодный светильник (варианты) для освещения сельскохозяйственной культуры»

Патентообладатель: Дроздов Денис Геннадьевич (RU) Группа изобретений относится к светодиодным светильникам (варианты) для освещения сельскохозяйственной культуры. Техническим результатом является достижение максимальной эффективности теплоотвода корпуса-радиатора. Светодиодный светильник содержит корпус-радиатор в форме продольного V‑образного профиля постоянного поперечного сечения по длине, с углом α наклона к горизонтали двух граней профиля, на каждой из которых размещен как минимум один светодиодный модуль.

Патент РФ № 2707185 «Осветительное устройство» (рис. 1)

Патентообладатель: Филипс Лайтинг Холдинг Б. В. (NL) Осветительное устройство содержит основу, множество источников света и корпус из пропускающего свет материала. Основа имеет первую и вторую стороны, по первой стороне основы расположено множество источников света. Основа выполнена с возможностью пропускания света. Источники света имеют общее выходное направление. Множество первых оптических элементов реализовано с возможностью пропускания части света, излучаемого

4a

4 7

6 4б 4в

Патент РФ № 2706749 «Устройство подсветки для транспортного средства»

Патентообладатель: Форд Глоубал Текнолоджиз, ЭлЭлСи (US) Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. По первому варианту устройство подсветки для транспортного средства содержит участки освещения, расположенные в вытянутом желобе, образованном пересечением панели крыши и боковой панели кузова. По второму варианту устройство подсветки для транспортного средства содержит удерживающую деталь, соединяющую устройство подсветки со стыком канавки крыши. По третьему варианту устройство подсветки для транспортного средства содержит контроллер в коммуникации с электродами, выполненный с возможностью выборочной подсветки участков освещения. Достигается улучшение освещенности транспортного средства.

58

www.lightingmedia.ru

3 2a

2а – первая секция корпуса; 2б – вторая секция корпуса; 3 – источник света; 4 – основа; 6 – первые оптические элементы

Рис. 1. Пояснительный рисунок к патенту РФ № 2707185

2б

изобретения в светотехнике 26

24

26

22

18

22

20 129a

16

129б

24, 64 128

74, 122

18

16 – вентиляционное отверстие; 18 – проемы; 22 – источники света; 24 – фотолюминесцентная часть; 128 – указатель поворота; 129a – первый индикатор направления; 129б – второй индикатор направления

Рис. 2. Пояснительный рисунок к патенту РФ № 2708823

источниками света, и отражения части света, излучаемого источниками света, через основу по направлению ко второй секции корпуса. Технический результат – увеличение углового расхождения света.

Патент РФ № 2707603 «Освещаемая композитная панель»

вторую длину волны, в ответ на прием первого излучения. В проеме предусмотрена решетка, выполненная с возможностью продолжаться до периметра проема, образованного панелью. Первая фотолюминесцентная часть расположена на решетке. Достигается повышение качества общего и рабочего освещения.

Патентообладатель: Сэн-Гобэн Гласс Франс (FR) Изобретение относится к освещаемой композитной панели, в частности к ветровому стеклу, заднему стеклу, боковой панели или панели крыши транспортного средства, а также к способу ее производства и к ее применению. Задача изобретения – создание улучшенной композитной панели, которая может освещаться по меньшей мере в ее секциях. Интеграция освещения в композитную панель должна быть простой и рентабельной.

5

Патент РФ № 2708823 «Фотолюминесцентная панель транспортного средства» (рис. 2)

4

Патентообладатель: Форд Глоубал Текнолоджиз, ЭлЭлСи (US) Группа изобретений относится к системам освещения транспортного средства. Устройство подсветки транспортного средства содержит источник света и первую фотолюминесцентную часть и выполнено в проеме, расположенном в панели транспортного средства. Источник света расположен вблизи проема и выполнен с возможностью испускать первое излучение, имеющее первую длину волны. Первая фотолюминесцентная часть находится вблизи панели, по существу в пределах проема, и реализована с возможностью испускать второе излучение, имеющее

12а

7 3

6 7а

2 5 – источники света; 12 – антенна

Рис. 3. Пояснительный рисунок к патенту РФ № 2709099

Современная светотехника, #1 2020

59

изобретения в светотехнике Патент РФ № 2709099 «Осветительное устройство с антенной беспроводной связи» (рис. 3)

Патентообладатель: Филипс Лайтинг Холдинг Б. В. (NL) Изобретение относится к осветительному устройству, которое обычно основано на технологии твердотельного освещения (solid state lighting – SSL) и имеет антенну беспроводной связи. Техническим результатом является повышение эффективности антенны и упрощение ее установки. Осветительное устройство содержит откачную трубку и антенну беспроводной связи, расположенную внутри откачной трубки. Заявлен способ изготовления такого осветительного устройства.

Патент РФ № 2709465 «Линейный светодиодный фитосветильник»

Патентообладатель: Шупер-Хубларян Хачатур Семенович (RU) Изобретение относится к светодиодным светильникам, предназначенным для искусственного освещения растений разноспектральным световым полем с эффектом фотобиологического действия. Технический результат заявленного изобретения – улучшение теплоотвода от светодиодов, повышение герметичности, а также улучшение излучающих характеристик светодиодов.

Патент РФ № 2709466 «Способ изготовления линейного светодиодного фитосветильника»

Патентообладатель: Шупер-Хубларян Хачатур Семенович (RU) Изобретение относится к светодиодным светильникам, предназначенным для искусственного освещения растений разноспектральным световым полем с эффектом фотобиологического действия. Технический результат заявленного изобретения – упрощение конструкции, улучшение теплоотвода от светодиодов, повышение герметичности, а также улучшение излучающих характеристик светодиодов.

Патент РФ № 2709825 «Модуль медицинского источника света и медицинское осветительное 60

www.lightingmedia.ru

устройство с источником света, включающее такой модуль»

Патентообладатель: Корея Электро Текнолоджи Рисерч Инститьют, Интесмарт Ко. ЛТД. (KR) Изобретение относится к модулю медицинского источника света, передающему свет к оптическому волокну эндоскопа и медицинскому осветительному устройству с источником света, включающему такой модуль. Техническим результатом является упрощение сборки и настройки медицинского осветительного устройств.

Патент РФ № 2710204 «Устройство предупредительного освещения высоковольтной линии электропередачи»

Патентообладатель: Панов Павел Сергеевич (RU) Изобретение может быть использовано в качестве предупредительной световой сигнализации для воздушных линий электропередачи для обеспечения ее целостности безаварийного функционирования в районе аэродрома и воздушных трасс, а также в районе расположенных в зонах движения и маневрирования воздушных судов объектов, наличие которых может нарушить или ухудшить условия безопасности полетов. Технический результат заключается в повышении надежности и срока службы устройства за счет улучшения механической прочности и температурной устойчивости газоразрядной лампы, а также в увеличении светоотдачи устройства при малых потребляемых токах и снижении энергопотребления.

Патент РФ № 2712368 «Система беспроводного управления включением световых сигналов радиоуправляемых фонарей телеги автопоезда»

Патентообладатель: АО «Шереметьево‑Карго» (RU) Изобретение относится к системе беспроводного управления включением световых сигналов радиоуправляемых фонарей. Система содержит устройство управления радиоуправляемыми фонарями с антенной, радиоуправляемые фонари, каждый из которых имеет приемопередатчик радиосигнала с антенной, аккумуляторную батарею, электрические источ-

ники света, плату управления световой сигнализацией, обеспечивающую включение электрических источников света.

Патент РФ № 2712381 «Беспроводной радиоуправляемый фонарь телеги автопоезда и адаптер для установки фонаря на транспортном средстве»

Патентообладатель: АО «Шереметьево‑Карго» (RU) Группа изобретений относится к беспроводному радиоуправляемому фонарю, который содержит корпус с платой управления, оптические элементы и элемент питания фонаря. Наружная часть корпуса фонаря снабжена адаптером, предназначенным для установки фонаря на транспортном средстве и активации подачи питания на плату управления. Достигается обеспечение стабильной работы радиоуправляемых фонарей во всех режимах эксплуатации транспортного средства.

Патент РФ № 2712385 «Зарядный стенд для заряда внутреннего элемента питания беспроводных радиоуправляемых фонарей»

Патентообладатель: АО «Шереметьево‑Карго» (RU) Изобретение относится к конструкции зарядного стенда для заряда внутреннего элемента питания беспроводных радиоуправляемых фонарей. Достигается обеспечение одновременного заряда множества встроенных в беспроводные фонари элементов питания при их размещении на стенде с одновременным получением универсального контактного зарядного узла, объединяющего функции кронштейна и электрических контактов.

Патент РФ № 2712472 «Система освещения задней части транспортного средства»

Патентообладатель: Форд Глоубал Текнолоджиз, ЭлЭлСи (US) Группа изобретений относится к системам освещения транспортного средства. Система освещения задней части транспортного средства содержит первое и второе множества фото-

изобретения в светотехнике люминесцентных структур и источники света. Первое множество фотолюминесцентных структур соединено с задним ветровым стеклом и размещено в виде стрелок, следующих одна за другой в первом направлении. Второе множество фотолюминесцентных структур соединено с задним ветровым стеклом и размещено в виде стрелок, следующих одна за другой во втором направлении. Каждый источник света выполнен с возможностью возбуждения связанной с ним фотолюминесцентной структуры и приведения в действие на основании положения рычага сигнала поворота. Достигается повышение качества освещения транспортного средства.

Патент РФ № 2712928 «Осветительный модуль, излучающий часть УФ-света»

Патентообладатель: Филипс Лайтинг Холдинг Б. В. (NL) Изобретение касается осветительного модуля. Осветительный модуль содержит первый светоизлучающий элемент, второй источник света и элемент отражения. Первый светоизлучающий элемент предназначен для излучения видимого света и имеет цветовую точку с расстоянием менее 25 SDCM до линии абсолютно черного тела. Второй источник света излучает УФ-свет в спектральном диапазоне 280–350 нм в направлении элемента отражения без излучения непосредственно в направлении окна выхода света. Элемент отражения принимает поток УФ-света и отражает его в направлении окна выхода света. Соотношение между потоком излучения УФ-света и потоком излучения видимого света находится в диапазоне 0,01–0,0001. Технический результат заключается в повышении безопасности использования осветительного модуля.

Патент РФ № 2713241 «Светодиодная лампа»

Патентообладатель: Соколов Юрий Борисович (RU) Изобретение относится к светодиодным лампам, имеющим печатную плату и резьбовой цоколь (цоколь Эдисона) для соединения с сетью электрического питания. Техническим

16 18 28 19 21 20

16 – экран дисплея; 18 – модуль с гнездами для подключения наушников; 19 – модуль гнезд USB; 28 – осветительный модуль

Рис. 4. Пояснительный рисунок к патенту РФ № 2713260

результатом заявленного решения является упрощение конструкции лампы за счет уменьшения количества конструктивных и крепежных элементов.

Патент РФ № 2713260 «Осветительный модуль спинки сиденья» (рис. 4)

Патентообладатель: Панасоник Эйвионикс Корпорейшн (US) Осветительный модуль для установки на внутренней структуре транспортного средства содержит кожух, переключающий элемент, осветительный узел и электрический переключатель. Кожух определяется внутренней частью и частично открытой передней поверхностью. Переключающий элемент соединен с кожухом и частично выступает из его передней поверхности и имеет по меньшей мере первое положение и второе положение. Осветительный узел определен выходным концом и включает источник освещения. Часть осветительного узла установлена на переключающем элементе так, что выходной конец расположен вблизи секции переключающего элемента, выступающей из передней поверхности кожуха. Электрический переключатель соединяется с источником освещения и управляется за счет перемещения переключающего элемента между первым положением и вторым положением, чтобы выборочно подавать питание к источнику освещения. Достигается повышение уровня освеще-

ния по всему пространству интерьера транспортного средства.

ПОЛЕЗНЫЕ МОДЕЛИ Патент РФ № 193829 «Корпус держателя модуля светодиодов для наружного освещения»

Патентообладатель: Соколов Юрий Борисович (RU) Полезная модель относится к элементам оборудования осветительных систем, предназначенных для освещения улиц и дорог, площадей, автостоянок, – например, к корпусам держателей модулей для наружного освещения. Техническим результатом является упрощение монтажа/демонтажа источника питания, размещенного в корпусе держателя модуля светодиодов.

Патент РФ № 193831 «Светильник с осушающим устройством»

Патентообладатель: Бикмуллин Марат Габдулгазизович (RU) Полезная модель относится к светильникам, преимущественно светодиодным, предназначенным для длительной эксплуатации на открытом воздухе, а также может использоваться в других устройствах с герметичным корпусом, предназначенных для длительной циклической эксплуатации на открытом воздухе. В корпусе светильника содержится воздухопроницаемый контейнер, в котором находится сорбент – сили-

Современная светотехника, #1 2020

61

изобретения в светотехнике кагель или алюмосиликат, и имеется нагревательный элемент, причем нагревательный элемент подключен к электросети параллельно световой электроцепи светильника.

Патент РФ № 194196 «Осветительная установка»

Патентообладатель: Галимов Владислав Гумарович (RU), Сафин Тимур Римович (RU) Полезная модель может быть использована для освещения улиц, территорий, местности, площадей, водных пространств. Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей световой установки «Свеча» за счет увеличения мощности используемых источников света и создания интенсивного направленного светового потока.

Патент РФ № 194327 «Светодиодный светильник»

Патентообладатель: ООО «ЭфЛайт» (RU) Полезная модель относится к осветительным устройствам для неподвижной установки, модульной конструкции, с использованием полупроводниковых точечных источников света (светодиодов). Применение полезной модели позволяет повысить надежность светильника, увеличить срок службы светодиодов и расширить его функциональные возможности.

Патент РФ № 194684 «Многофункциональный светодиодный световой прибор»

Патентообладатель: ФГБОУВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» (RU) Полезная модель может быть использована для иллюминационного, декоративного, местного освещения и цветотерапии. Многофункциональный светодиодный световой прибор содержит основание с крышкой, на котором расположены устройство регулировки цветности и драйвер, цилиндрический держатель, рассеиватель шаровой или иной формы и источник света с изменяемой цветностью, выполненный в виде гибкой диэлектрической ленты, намотанной вокруг цилиндрического воздухово-

62

www.lightingmedia.ru

да и расположенной внутри рассеивателя по центру в виде спирали с закрепленными на ней светодиодами, излучающими красный, зеленый и синий свет в разных пропорциях. Для охлаждения светодиодов на некотором расстоянии от основания установлен вентилятор, прикрепленный к цилиндрическому воздуховоду. Полезная модель позволяет повысить эксплуатационные свойства многофункционального светодиодного светового прибора.

Патент РФ № 194738 «Хирургический светильник с управлением световым излучением»

Патентообладатель: ООО «Завод Эма» (RU) Полезная модель относится к хирургическим смотровым светильникам на светодиодах с управлением световым излучением. Задача заявляемого технического решения заключается в упрощении технологии изготовления светильника при повышении его надежности, за счет использования плоских алюминиевых плат, позволяющих упростить установку светодиодов на плате и обеспечивающих теплоотвод в светильнике.

Патент РФ № 194838 «Светодиодная лента»

Патентообладатель: ООО «ЛайтТек» (RU) Техническое решение относится к светодиодным лентам. При подключении к источнику питания светодиоды конструктивно объединяются в группы, в которых они схемотехнически соединены последовательно как между собой, так и с токоограничительным резистором. Все сегменты идентичны по составу и подключены к питанию параллельно. Управление яркостью свечения таких лент осуществляется только по всей их длине. Для получения некоторых динамических возможностей управления свечением вдоль светодиодной ленты обычно в ее конструкцию вводятся элементы, позволяющие подключать к питанию отдельные светодиодные сегменты. Задача полезной модели – расширение функциональных возможностей светодиодной ленты без введения дополнительных эле-

ментов в ее конструкцию. Поставленная задача решается благодаря тому, что светодиоды по подключению сгруппированы в трех или более идентичных сегментах ленты, каждый из которых имеет независимое подключение к питанию и образует последовательную цепь, периодически повторяющуюся вдоль светодиодной ленты. При подключении такой ленты к питанию, в случае объединения всех минусовых шин, приведенная светодиодная лента по функционированию ничем не отличается от стандартной. Если минусовые шины подключаются к источнику питания независимо, возникает возможность осуществления различных динамических световых сценариев вдоль ленты. Таким образом, образуется функциональная вариативность светодиодной ленты без введения дополнительных элементов в ее конструкцию.

Патент РФ № 194965 «Светодиодный осветительный прибор с цветными светодиодами»

Патентообладатель: ФГБОУВО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И. И. Иванова» (RU) Полезная модель относится к осветительным устройствам на основе полупроводниковых источников света для неподвижной установки, применяемой для освещения птичников с многоярусным содержанием птицы. Техническим эффектом является получение освещенности при разных цветовых характеристиках сплошного бестеневого светового потока с чередованием цветов: красный, синий, зеленый.

Патент РФ № 195028 «Окно со светильником в зоне межэтажной лестницы»

Патентообладатель: ФГБОУВО «Белгородский государственный аграрный университет имени В. Я. Горина» (RU) Полезная модель может быть использована при усовершенствовании окон в зоне межэтажной лестницы, например многоэтажного здания. Предложенное окно со светильником в зоне межэтажной лестницы обеспечивает в ночное время освещение че-

изобретения в светотехнике рез окно как придомовой территории со стороны входа в здание, так и лестницы внутри здания одним источником света – светильником. Кроме того, происходит снижение материальных и энергетических затрат на освещение, создание комфортных условий для жильцов за счет исключения попадания прямого света в помещения здания, расположенные на стороне светильника, повышение эксплуатационной надежности, увеличение срока службы и снижение затрат на ремонт и обслуживание за счет защиты источника света от неблагоприятных погодных условий, а также защиту от хищений.

Патент РФ № 195036 «Устройство для установки светильника»

Патентообладатель: ООО «Центр­ свет» (RU) Полезная модель относится к средствам для крепления светильника в отверстии, выполненном в стенке. Устройство для установки светильника содержит внешний профиль для установки в отверстии, выполненном в гипсокартоне. Достигается повыше-

ние надежности фиксации внешнего профиля с гипсокартоном и надежности установки светильника в устройство для установки.

Патент РФ № 195186 «Устройство для установки светильника»

Патентообладатель: ООО «Центр­ свет» (RU) Полезная модель относится к конструкции зеркал, преимущественно декоративных зеркал, содержащих полноцветные рисунки и подсветку и используемых в рекламных целях. Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в создании конструкции зеркала, позволяющей наносить видимые на зеркале полноцветные, стойкие к механическим воздействиям рисунки высокой четкости и яркости.

Патент РФ № 195360 «Световой прибор прожектора»

Патентообладатель: АО «НИИ электронных приборов» (RU) Полезная модель может использоваться в портативном носимом прожекторе дальнего действия с ксе-

ноновой короткодуговой лампой. Световой прибор содержит теплопроводный корпус, параболоидный отражатель, ксеноновую короткодуговую лампу, защитное стекло, линейный шаговый двигатель, основание из теплопроводного материала с двумя направляющими планками, подвижную каретку из теплопроводного материала с гнездом для фиксации цоколя (анода) лампы и направляющей втулкой для установки отражателя аксиально оси лампы. Техническим результатом полезной модели является улучшение теплового режима работы лампы и, соответственно, увеличение срока ее службы при одновременном упрощении процесса сборки, технического обслуживания. Доступ к более подробной информации о патентной документации можно получить на сайте ФИПС: http://www1.fips.ru. Для этого следует зайти в раздел «Открытые реестры», затем – в «Реестр изобретений» или «Реестр полезных моделей», где необходимо ввести номер изобретения или полезной модели.

Суперконденсатор из графена Новый гибкий суперконденсатор, изготовленный из графена, который быстро и безопасно заряжается, сохраняя рекордно высокий уровень энергии для использования в течение длительного периода времени, разработали и продемонстрировали исследователи из Университетского колледжа Лондона (University College London) и Академии наук Китая. Суперконденсатор размером 6×6 см был изготовлен из двух одинаковых электродов, наслоенных по обе стороны от гелеобраз‑ ного вещества, которое служило в качестве химической среды для передачи электрического заряда. Конденсатор в процессе проверки использовался для питания десятков светодиодов (LED) и был признан учеными очень надежным, гибким и стабильным. Новая конструкция конденсатора использует преимущество графено‑ вого электрода с порами, размер которых можно изменять для более эффективного хранения заряда. Разработанный принцип позволил максимизировать плотность энергии суперконденсатора до рекорд‑ ных 88,1 Вт ч/л (ватт в час на литр электролита), что является самым высоким показателем плотностей энергии для углеродных суперкон‑ денсаторов. Исследователи отметили, что на стадии проверки разработанной концепции суперконденсатор продемонстрировал огромный потен‑ циал в качестве портативного источника питания для практических областей техники, таких как электромобили, мобильные телефоны и малогабаритной электроники. По словам ученых, их открытие позволяет решить проблему, с которой сталкиваются мощные и быстрозаряжающиеся суперконденсато‑ ры, – обычно они не могут удерживать большое количество энергии в небольшом объеме. Полученные результаты исследований опубли‑ кованы в журнале Nature Energy.

Один из главных авторов разработки – декан факультета математиче‑ ских и физических наук UCL (University College London) профессор Иван Паркин рассказал: «Успешное хранение огромного количества энергии в компактной системе является значительным шагом на пути к усо‑ вершенствованной технологии накопления энергии. Мы показали, что он (суперконденсатор) быстро заряжается, мы можем контролировать его мощность, он обладает превосходной долговечностью и гибко‑ стью, что делает его идеальным для разработки и использования в миниатюрной электронике и электромобилях. Представьте, что вам понадобится всего десять минут для полной зарядки вашего электро‑ мобиля или пара минут для вашего телефона, и это будет длиться весь день». rossaprimavera.ru

Современная светотехника, #1 2020

63

РЕКЛАМА

РЕКЛАМА