Библиографическое описание:

Ульянов Р. С., Шиколенко И. А., Прокопьев С. В. Анализ перспектив применения систем регулируемого освещения и средств их автоматизированной разработки [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2017 г.). — СПб.: Свое издательство, 2017. — С. 65-68. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/231/12622/ (дата обращения: 16.12.2017).



В статье рассмотрены вопросы, связанные с актуальными перспективами массового применения светодиодных источников света с функциями регулирования светового потока и цветовой температуры излучения. Поскольку наличие функций управления спектром излучения и его интенсивностью с одной стороны открывает новые возможности перед потребителями и специалистами, а с другой стороны ставит перед ними новые задачи, в статье также рассмотрены вопросы связанные с автоматизированным проектированием систем управляемого освещения, в рамках которых проведен анализ популярных продуктов в области светотехнических расчётов и проектирования, на предмет оптимальности расстановки светильников, а также на предмет наличия функциональных возможностей по автоматизированному проектированию оптимальных режимов работы систем освещения с позиции управления интенсивностью и цветовой температурой излучения.

Ключевые слова:освещение, спектральная характеристика, СИД, САПР, проектирование

Введение. Современные технологии в области светодиодного освещения не стоят на месте и если еще 10 лет назад высокоэффективные белые светоизлучающие диоды (СИД), или Светодинамические системы для систем внутреннего освещения, казались чем-то экзотическим и малодоступным в силу более высокой стоимости относительно традиционных источников света [1], то в настоящее время можно сделать предположение, о том, что рынок достиг определенных границ роста с точки зрения повышения экономичности излучения СИД и теперь более активно развивается в сторону получения новых, и оптимизации старых, способов применения светодиодных осветительных приборов. Так если ранее применение светодиодов с возможностью светодинамического управления рассматривалось чаще как способ обеспечить те или иные аспекты дизайна интерьера или архитектурной подсветки [2,3], то сейчас предсказанные, но не востребованные, технологии по управлению психофизиологическим состоянием человека, находят все большее применение [4,5]. А значит появляется необходимость более детальной проработки относительно новых концепций в области светотехники, в том числе и проектирования систем освещения.

Технологический уровень ичеловеко-ориентированное освещение. Современный технологический уровень в особенности уровень изготовления белых светодиодов с различными оттенками коррелированной цветовой температуры позволяет говорить о перспективах массового применения светодиодных технологий в рамках концепции человеко-ориентированного освещения [6]. Концепция человеко-ориентированного освещения в общих чертах заключается в управлении цветовой характеристикой излучения для достижения релаксирующего или стимулирующего эффекта, или же для достижения циркадных ритмов человека адекватных ритмам, получаемым при воздействии естественных источников света [7]. Следует отметить, что в настоящее время уже существуют системы, позволяющие проводить апробацию обозначенных выше положений концепции, хотя безусловно для получения статистически значимых результатов необходимо существенное увеличение объемов исследований, проводимых под данному направлению [8]. Однако, в настоящее время применение существующих на массовом рынке технических светотехнической продукции средств, позволяющих по-настоящему адекватно имитировать естественные эталоны света, не целесообразно в виду низкой степени их соответствия [9,10]. Тем не менее, взяв на вооружение пример одного из лидеров в области разработки систем светодинамического освещения на базе ламп со стандартным цоколем (E27, E14), компании Philips и их продукта HUE, можно сделать заключение о, том что качество и адекватность цветопередачи регулируемого излучения постепенно увеличивается с каждой последующей генерацией лампы [11]. На основании вышеизложенных сведений представляется возможным сделать заключение о том, что существующий уровень науки и техники позволяет реализовать системы освещения с управляемым режимом освещения, который может быт оптимизирован как по энергетическим критериям, так и по критериям психофизиологического воздействия на человека.

Автоматизированный расчет ипроектирование управляемых систем освещения, проблемы иперспективы. Внастоящее время в сложившейся практике проектирования систем освещения ключевым аспектом расчёта систем освещения является достижение нормативных показателей освещенности, другой важной характеристикой является расчёт мощности потребляемой системой освещения и приведение его к нормативным показателям. По этой причине наиболее распространенными программами для расчета систем освещения являются либо on-line калькуляторы освещенности (например, калькулятор освещенности от компании «Световые технологии» [12]), либо более функциональные САПР, часто забирающиеся на CAD общего назначения. Если рассмотреть в качестве примера САПР nanoCAD Электро версии 8 то можно обнаружить, что и в этой САПР основные вопросы уделяются расчёты освещенности (предположительно точечным методом), выбору оборудования и электротехнической составляющей проекта. Более детально провести светотехнический расчёт и моделирование позволяют специализированные светотехнические САПР. Ранее представителем коллектива авторов статьи были рассмотрены возможности расчёта и проектирования систем освещения с позиции оценки степени адекватности искусственных источников света естественным эталонам, в таких популярных программах как Dialux и Relux [13]. В настоящее время версии данных программ актуальные на первую половину 2017 года, по-прежнему позволяют лишь ограниченно взаимодействовать с управляемыми источниками сета. Так обе программы безусловно позволяют рассмотреть варианты моделирование источников света с редуцированной компонентой спектральной составляющей в том или ином диапазоне излучений и на основании данного моделирования провести, как визуализацию, так и расчёт освещенности в помещении. Тем не менее в рамках данных программных пакетов не был доступен функционал, направленный непосредственно на разработку режимов работы (значений регулирующего воздействия) на систему освещения, а также не в полной мере ясен вопрос алгоритма расстановки светильников с целью оптимизации равномерности освещения и энергозатрат [14] и последующей увязки размещенных осветительных приборов с функциями по регулированию спектра интенсивности излучения. В настоящее время коллективу авторов статьи не известно о наличии программных продуктов, решающих в полной мере комплекс задач по проектированию режима работы систем освещения с учетом оптимизации не только по параметрам освещенности и энергопотребления, но и по параметрам психофизиологического воздействия. Рассмотрим проблематику и перспективы, которыми обусловлено внедрение систем регулируемого совещания с управляемым спектром излучения на примере представленного во открытом доступе типового проекта системы управления освещением [15]. Представленная в данном проекте система освещения обладает только функциями управления интенсивностью освещения, при этом можно сделать предположение, что указанные в таблице сценарии работы системы освещения были определены специалистом без применения средств автоматизации проектирования преимущественно на основании экспертной оценки, инженерно-технической интуиции и изначального задания на проектирование. При необходимости повышения точности определения режимов работы осветительной сети, и внедрения более жестких критериев по уровню освещения, его равномерности и энергопотреблению, задача станет существенно более трудоемкой и потребует не одной итерации расчёта регулирующего воздействия на осветительные установки. Включение в данный проект систем освещения с управляемым спектром и применение к ним требований к оптимизации по психофизиологическому воздействию, а также поиск баланса между интенсивностью индексом цветопередачи, цветовой температурой излучения и энергопотреблением и вовсе сделает разработку проекта без применения средств автоматизации практически не разрешимой задачей.

Заключение. Возможности, которые перед нами открывает развитие светотехники в областиприменения источников света с управляемым спектром излучения, с одной стороны открывает новые недоступные ранее широкому кругу пользователей возможности, с другой стороны оптимальное использование данных возможностей без применения соответствующих средств автоматизации (в том числе проектирования) будет неэффективным. Таким образом можно ожидать в ближайшее время появления на рынке светотехнических САПР программных решений, актуализированных для работы с указанными системами освещения.

Литература:

1. Мира О. Новые яркие и экономичные белые светодиоды переменного тока Acriche для всех видов освещения // Компоненты и Технологии. 2008. № 80. С.60–61

2. Рогалёв А. С. Архитектурно-декоративное освещение при помощи статодинамической подсветки // современные техника и технологии. Сборник докладов XX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. — Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет. — 2014 — С. 275–276.

3. Шапин Евгений Валерьевич Использование современных технологий освещения при проектировании объектов средового дизайна // Концепт. 2014. № S6. С.101–105

4. Тальнишних Н. А.Черняков А. Е., Аладов А. В., Закгейм А. Л. Исследование светодиодных источников света на принципе RGB смешения с высокими индексами цветопередачи // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. № 4–3. С.631–635

5. Корсакова Е. А., Слезин В. Б., Шульц Е. В., Аладов А. А., Закгейм А. Л., Мизеров М. Н. Воздействие белого света с варьируемой цветовой температурой на электроэнцефалограмму человека // ВНМТ. 2012. № 4. С.30–33

6. Goswami I. Explore and control LED-based tunable-white lighting // LEDs magazine. 2016. № 91 С.45–47.

7. Human Centric Lighting: Going Beyond Energy Efficiency // lightingeurope.org Publications — 2013. URL: https://goo.gl/1Ln4Vj (дата обращения: 17.05.2017).

8. Садыкв М. Ф. Ширеев, И. С. Р.Р. Матвеева Исследование влияния цветовой температуры светодиодных светильников на работоспособность и психоэмоциональное состояние человека. / Казань.: ФГБОУ ВПО КГЭУ, — 2015. — с. 7.

9. Беккер Ю. Л. Завьялов, В.А., Ульянов Р. С., Шиколенко И. А. Анализ целесообразности применения источника света на основе СИД двух оттенков белого света, в системах имитирующих естественное освещение. // Естественные и технические науки. — 2015. — № 5. — С. 146–148.

10. Беккер Ю. Л. Завьялов, В.А., Ульянов Р. С., Шиколенко И. А. Исследование степени адекватности излучения bluetooth RGBW СИД лампы солнечному свету. // Естественные и технические науки. — 2015. — № 11. — С. 416–418.

11. What's the Difference Between 1st- 2nd-, and 3rd-Generation Philips Hue Bulbs? // How-to Geek. URL: https://www.howtogeek.com/255141/whats-the-difference-between-1st-and-2nd-generation-philips-hue-bulbs/ (дата обращения: 06.06.2017).

12. Калькулятор освещенности // ООО «МГК «Световые Технологии». URL: http://www.ltcompany.com/ru/solutions/illumination-calculator/ (дата обращения: 06.06.2017).

13. Ульянов Р. С. Актуальность разработки автоматизированной методики оценки соответствия излучения светодиодных источников света для применения в системах квазиестественного освещения [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — СПб.: Свое издательство, 2015. — С. 46–49.

14. Ульянов Р. С., Шиколнеко И. А., Величкин В. А., Завьялов В. А. Перспективы применения в САПР новых методов проектирования, в части обследования, расстановки и выбора режимов работы осветительных приборов системы искусственного освещения. // Кибернетика и программирование. — 2017. — № 1. — С.94–106.

15. Система автоматизированного управления // 220HELP. URL: http://www.220help.ru/data/files/ASU.pdf (дата обращения: 6.06.2017).

Основные термины (генерируются автоматически): систем освещения, источников света, проектирования систем освещения, светодиодных источников света, работы систем освещения, системы освещения, спектром излучения, цветовой температурой излучения, человеко-ориентированного освещения, Ульянов Р, управляемым спектром излучения, применения светодиодных, систем управляемого освещения, систем внутреннего освещения, режимов работы, систем освещения ключевым, цветовой температуры, расчёта систем освещения, массового применения светодиодных, систем светодинамического освещения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос