В статье автор исследует возможность достижения параметров освещения в помещениях с различными условиями доступа к естественному освещению с помощью представленных на потребительском рынке осветительных приборов и источников света с возможностью управления спектральным характеристиками и интенсивностью излучения. В статье рассмотрены несколько линеек продукции отечественного и зарубежного производства, с позиции реализации принципов динамического освещения. В заключительной части статьи рассмотрен вопрос об автоматизации процедуры выбора параметров работы осветительных установок с помощью специализированного программного обеспечения.
Ключевые слова: источники света, динамическое освещение, спектральные характеристики, интенсивность излучения, режимы работы, имитация, модель, система, здоровье.
Введение.
В условиях современного общества, когда активность человека не ограничивается циклами естественного освещения, сложно переоценить важность организации световой среды в помещениях с постоянным пребыванием людей независимо от их функционального назначения. Поскольку свет, помимо обеспечения зрительного восприятия, воздействует на нервную систему, систему формирования иммунной защиты, рост и развитие организма и влияет на многие основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды [1]. Значимость данного вопроса стала еще более очевидна в текущем тысячелетие, ввиду открытия эффектов зрительного воздействия света. В рамках которого видимое излучение, особенно в диапазоне длин волн 420–470 нм, оказывает существенное влияние на подавление выработки гормона мелатонина в организме человека, который участвует в процессе синхронизации циркадных ритмов [2]. Помимо рассинхронизации биологических ритмов, снижения работоспособности. видимый свет при излучаемые источниками света широко представленными в данный на момент на массовом потребительском рынке, может нести и непосредственную угрозу органам среда. В данном случае речь идет об опасности воздействия излучением синего света [3], что может быть характерно для некоторых низкокачественных источников холодного белого света, излучающих преимущественно синий свет. Вместе с тем следует отметить, что для помещений без постоянного пребывания людей, акценты в части достижения параметров освещения могут сместится из сферы достижения высокого качества, в сферу достижения экономической эффективности, например в части достижения заданных уровней освещенности при минимизации энергозатрат. Учитывая, возможности довольно частого изменения назначения помещений, актуальным становится вопрос управления параметрами освещения для достижения желаемых целевых показателей без проведения дополнительных работ по реконструкции световых установок или замены источников света в осветительных приборах.
Управляемые источника света, представленные на потребительском рынке.
Необходимо отметить, что с момента когда коллективом кафедры электротехники и электротехники МГСУ была предложена концепция системы освещения помещений с автоматическим управлением на базе светодиодов [4], номенклатура источников света и осветительных приборов с возможностью управления как интенсивностью излучения, так и его спектральным составом существенно увеличилась. В настоящее время для достижения определенных режимов работы освещения на бытовом уровне, не требуется применение или изготовление специальных осветительных приборов или монтаж системы светодиодных лент, достаточно просто купить лампу под один из стандартных цоколей, с функцией управления по радиоканалу через специальные приложения, веб-сервисы и даже голосовые помощники.
Важно напомнить, что зрительное восприятие белого света может достигаться, как смешением трех цветов красного (R), Зеленого (G) и синего (B) цветов, так и при наличии излучения непрерывного спектра более менее равномерно распределенного по всему диапазону длин волн видимого спектра. Как правило при достижении белого света с помощью технологии смешения RGB цветов, не удается достигнуть индекса цветопередачи приемлемого для обеспечения высокого качества жизни или выполнения сложных зрительных работ. Поэтому данные источники белого света могут быть использованы только в качестве вспомогательных при их комбинации с белым светом сплошного спектра. Таким образом целесообразно применение различных комбинаций источников теплого белого (WW), нейтрального белого (NW) или холодного белого (CW) и дополнительной досветки с помощью монохроматических источников света, например схемы CW+WW или NW+RGB.
Среди источников света, реализующих вышеуказанную схему, можно найти как дорогостоящую продукцию из недружественных европейских стран, например Philips HUE, так и более доступную продукцию из стран азиатско-тихоокеанского региона. Одним из достаточно распространенных примеров являются светильники и лампы под маркой Yeelight, имеющей собственные открытые для сторонних разработчиков протоколы взаимодействия, которые, к сожалению, имеют некоторые ограничения на одновременный комбинированный режим работы белых и монохроматических светодиодов в источнике света. С другой стороны, на маркетплейсах, в крупных сетевых торговых компаниях и небольших специализированных торговых точках можно встретить широкий спектр устройств непопулярных брендов, в том числе реализованных на базе платформы Tuya. Необходимо отметить, что устройства, адаптированные для работы с платформой Tuya, потенциально могут не иметь недостатков, связанных с ограничениями на управление одновременной работой различных групп светодиодов, однако привязаны к платформе, которая носит закрытый коммерческий характер.
Если рассматривать отечественную продукцию в области управляемых источников света, то можно выделить несколько категорий, одной из наиболее потенциально распространенных может стать категория устройств, адаптированных под экосистему умного дома крупных отечественных технологических брендов. Например, умные лампы от компании Яндекс и Сбер, данные лампы в первую очередь ориентированы на управление через голосовые помощники вышеуказанных экосистем, вследствие чего тонкое управление параметрами света для данных ламп может быть затруднено. Другой важной категорией умных источников света отечественных брендов, являются устройства, изготовленные отечественной компанией, но интегрированные в стороннюю экосистему, одним из примеров данной категории являются умные лампы и светильники под брендом Gauss, интегрированные в платформу интернета вещей WiZ. Безусловно, существуют и другие источники света от различных производителей, в том числе управляемые с помощью инфракрасных пультов или специальных проводных контроллеров, однако они в несколько меньшей степени соответствуют целям статьи и не поэтому не были рассмотрены.
Большинство из вышеуказанных ламп, способны в той или иной степени реализовывать концепцию светодинамического освещения имитирующего изменения естественного освещения, как в части интенсивности излучения, так и в части цветовой температуры, однако достичь полноценной имитации естественного света в различные периоды суток с помощью исключительно какого-либо одного управляемого источника света из сегмента массового потребительского рынка, будет скорее всего невозможно. Также важно отметить, что в подавляющем большинстве случаев, производители умных ламп и аналогичных по функционалу устройств, не распространяют в открытом доступе сведения о спектральных характеристиках излучения по доступным для управления каналам, что может осложнить процесс выбора оптимального режима работы устройств ввиду необходимости ориентироваться на основные усредненные характеристики характерные для типовых источников света заданного спектра.
Перспективы автоматизации процедуры выбора параметров работы осветительных установок.
Концепция динамического освещения постепенно проникает в нашу повседневность и становится, не только фактической данностью, но и закрепляется на уровне практики проектирования. Так в конце января 2022 года вступило в силу изменение № 2 к СП 52.13330.2016 «СНиП 23–05–95* Естественное и искусственное освещение» [6]. Данное изменение вводит в свод правил понятие динамического освещение, что фактически легитимизирует применение управляемых источников света для освещения промышленных и общественных зданий, на различных этапах жизненного цикла объекта строительства. Вместе с тем, как было установлено ранее [7] подбор оптимальных параметров управляемых осветительных приборов является достаточно сложной задачей, требующей учета как индивидуальных параметров осветительного прибора, так и взаимодействия его с общей световой средой помещения. Возможно сделать предположение, что ввиду необходимости решения сложной задачи оптимизации, требующей проведения математических расчетов и возможно даже подходов из области имитационного моделирования, рядовой пользователь управляемых источников света, как на уровне домохозяйства, так и на уровне предприятия, скорее не сочтет возможным самостоятельное проведение процедуры тонкой настройки осветительных приборов для достижения выбранного критерия оптимизации световой среды помещения. Таким образом, для популяризации концепции динамического освещения и более полного раскрытия положительных аспектов управления освещением, которые могут принести наибольшую пользу в местах, имеющих ограниченный доступ к естественному свету, таких как территории заполярья или объекты расположенные под землей, целесообразна разработка различного программного обеспечения облегчающего задачу подбора режимов работы осветительных приборов. В рамках разработки данных приложений, также может потребоваться проведение соответствующих измерений и формирование информационных моделей, имитирующих источники света.
Заключение. Технологии, обеспечивающие возможность управления параметрами освещения, продолжают развиваться, их доступность возрастает для рядового потребителя, что как следствие находит отражение в нормативной документации. Развитие средств автоматизации проектирования и управления системами динамического освещения могло бы дать импульс к дальнейшей популяризации вышеуказанной концепции.
Литература:
1. Шарипова, М. Н. Влияние освещенности на физиологическое состояние организма человека // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции, 1–3 февраля 2017 г. — г. Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2017. — С. 1435–1439.
2. Анисимов, В. Н. Световой десинхроноз и здоровье // Светотехника. — 2019. — № 1. — С. 30–38.
3. CIE Официальное заявление Международной комиссии по освещению по опасности синего света / CIE. — Текст: электронный // Центр сертификации Элси: [сайт]. — URL: http://ocelsi.ru/doc/Официальное заявление МКО.pdf (дата обращения: 02.05.2024).
4. Ульянов, Р. С. Завьялов В. А. Концепция системы освещения помещений с автоматическим управлением на базе светодиодов // Молодой ученый. — 2013. — № 3 (50). — С. 108–111.
5. Ульянов Р.С, Шиколенко. И. А. Перспективы применения комплексного подхода к процедуре проектирования систем освещения с учетом смежных стадий жизненного цикла // Актуальные вопросы технических наук: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, февраль 2019 г.). — Санкт-Петербург: Свое издательство, 2019. — С. 53–55.
6. Изменение № 2 к СП 52.13330.2016 «СНиП 23–05–95* Естественное и искусственное освещение». — Текст: электронный // Минстрой России: [сайт]. — URL: https://www.minstroyrf.gov.ru/upload/iblock/6d6/Izm2-k-SP-52.pdf (дата обращения: 02.05.2024).
7. Ульянов Р.С, Шиколенко. И. А. Перспективы применения комплексного подхода к процедуре проектирования систем освещения с учетом смежных стадий жизненного цикла // Актуальные вопросы технических наук: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, февраль 2019 г.). — Санкт-Петербург: Свое издательство, 2019. — С. 53–55.
