Ключевые моменты при выборе и установке системы светодиодного освещения заводчика
Цель этой статьи - дать читателю общий обзор систем светодиодного освещения, принципов их работы и различий между различными системами, доступными в птицеводческой отрасли. Знание основных принципов и механики важно при выборе системы, которая лучше всего подходит для ваших нужд.
Некоторые ключевые вопросы, которые следует задать потенциальному поставщику:
1. Эффективность - люмен на ватт системы.
2. Равномерность освещения - Темные пятна и тени приводят к появлению яиц на полу.
3. Срок службы - Сколько часов я могу ожидать от продукта?
4. Гибкость регулировки яркости - Могу ли я регулировать яркость от 80 люкс до 2 люкс без мерцания?
5. Простота установки - Важно учесть стоимость установки в вашем бюджете.
6. Эксплуатационные расходы - исходя из стоимости установки, эффективности, обслуживания и срока службы
.
Некоторые ключевые термины освещения:
- Люмен (лм): Видимый свет, излучаемый источником.
- Люкс (Lx) или фут-свеча (fc): Измерение освещенности на расстоянии.
- Colour Temperature - Kelvin (K): >5,000K are called cool colors (bluish white), neutral white is around 4,000K-5000K, while <3,000K are called warm colors (yellowish white through red). Warm colors 2700K (red spectrum) of light are best for pullet rearing and production, while broilers will perform equally over a range of colors as high as 5000K (blue /green spectrum).
- Люмен на ватт: Видимый свет, создаваемый на каждый ватт потребляемой энергии.
- Равномерность: Хорошая равномерность означает равномерный уровень освещения без теней и темных пятен.
- Светоизлучающий диод (СИД): Полупроводниковый источник света, который излучает свет при прохождении через него тока.
- Срок службы LM70: Стандарт для определения срока службы светодиодов основан на количестве часов, которые потребуются для амортизации до 70% от первоначальной светоотдачи.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ
Светодиод
Светодиод или светоизлучающий диод может быть самым важным компонентом светильника, но это лишь один из многих компонентов, необходимых для того, чтобы сделать продукт пригодным для полноценной работы в птичнике. Как и во всем, вы платите за то, что получаете. Более дорогие фирменные светодиоды имеют более длительный срок службы и более высокий КПД.
Водитель
Светодиодные чипы обычно работают на постоянном напряжении. Поэтому для светодиодных светильников требуется драйвер, который преобразует входящее переменное напряжение в требуемое постоянное напряжение. Драйверы либо встроены в светильник, как это обычно бывает в светодиодных лампах или трубках, либо являются внешними, когда один драйвер питает несколько светильников. Когда светодиодный светильник выходит из строя, это почти всегда проблема драйвера, а не светодиодных чипов. Поэтому в птичнике имеет смысл использовать внешний драйвер. Кроме того, внешние драйверы, питающие несколько светильников, могут быть промышленного класса и имеют много преимуществ перед внутренними драйверами.
Корпус
Птичники регулярно моются с помощью мойки высокого давления с химическими моющими средствами. Важно убедиться, что выбранный вами продукт разработан для таких условий. Изделия должны иметь минимальный класс защиты IP67, но в идеале - IP69, который покрывает прямые струи воды.
Диммер
Диммер не является истинной частью светильника, но основной частью системы является функция диммирования изделия. Очень важно, чтобы светильник плавно и без мерцания регулировал яркость от 0 до 100%. Убедитесь, что диммер имеет вход от 0 до 10 В для управления от компьютера или ПЛК.
Радиатор
Срок службы светодиода напрямую зависит от его рабочей температуры. Чем прохладнее он работает, тем дольше срок его службы. По этой причине избегайте установки светодиодных ламп в "банку с вареньем" или герметичную крышку во избежание перегрева и преждевременного выхода из строя. Размер теплоотвода по отношению к выходной мощности также очень важен. Всегда ищите большой алюминиевый теплоотвод.
Срок службы светодиода основан на поддержании люмена (LM) LM70 - это прогнозируемое количество часов, которое потребуется светодиоду, чтобы достичь 70% от первоначальной светоотдачи. Чем сильнее нагревается светодиод, тем быстрее снижается его световой поток. Чтобы определить LM70, производители тестируют чипы в течение долгого времени, отслеживая, как снижается светоотдача, а затем используют эти данные для прогнозирования ожидаемого срока службы. Эти данные должны быть доступны и могут быть использованы при покупке. Ниже приведен пример результатов теста на обесценивание светодиода. Температурный зонд помещается на алюминиевую плату светодиода для измерения максимальной температуры корпуса, а второй зонд - на расстоянии 20 мм от радиатора для измерения температуры окружающей среды.
ВАЖНОСТЬ РАВНОМЕРНОСТИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СВЕТА
При установке любой системы освещения для съемочных павильонов главная задача - всегда стремиться к устранению любых потенциальных теней. Где есть тени, там есть и напольные яйца.
Ручные свободностоящие системы гнездовых ящиков
Проектирование освещения для систем гнездовых ящиков может оказаться непростой задачей. Наилучшие результаты обычно достигаются при минимизации теней, равномерном освещении и уровне освещенности около 80 Люкс. Распространенной ошибкой является использование меньшего количества более мощных светильников для достижения требуемого среднего уровня освещенности, но это приводит к увеличению теней, вызванных гнездовыми ящиками. Например, в ручном гнездовом домике шириной 12 м достаточный уровень освещенности может быть достигнут двумя рядами светильников, но в результате вокруг гнездовых ящиков образуется слишком много теней. Эта проблема решается за счет использования 4 рядов светодиодов с оптимизированным расстоянием между ними, что значительно уменьшает тени и, следовательно, освещенность. Целевая равномерность освещения в свободных от гнезд секциях ручного гнездового домика составляет 80 %.
Общественное гнездо и система стилей США
Установка таких систем обычно проще, а проблемы с тенью минимальны. В общественном гнезде с обычным американским стилем установки (1/3 площади царапин и 2/3 планок), как правило, устанавливается 4 ряда светильников. Внешние ряды должны располагаться близко к боковым стенкам, чтобы освещать эту обычно темную область, а два внутренних ряда обычно располагаются над ступенькой, ведущей к планкам, чтобы предотвратить появление тени в области ступеньки. Некоторые дизайнеры планируют освещение таким образом, чтобы уровень Lux снижался ближе к гнезду. Это, как правило, привлекает птиц к темноте и гнезду. Стремитесь к равномерности в 80 % в зоне царапин, что не всегда возможно, если свет уменьшается по направлению к гнездам.
Опытному поставщику сельскохозяйственных светодиодов потребуются размеры дома (длина, ширина и высота крыши), а также схемы расположения гнездовых ящиков и кормовых бункеров. Используя эту информацию, они создадут имитационную модель, которая будет использоваться для разработки схемы освещения с минимальным количеством теней и равномерным распределением света при требуемых уровнях Lux (см. примеры ниже).
ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ФАКТОРЫ
Светодиодные чипы работают на постоянном токе низкого напряжения. Сеть подает 110/220 В переменного тока, который обычно преобразуется в 12, 24, 36 или 48 В постоянного тока с помощью светодиодного драйвера. Драйверы (трансформаторы) регулируют подачу питания на один светодиод или на целую цепочку светодиодов. В настоящее время доступны светодиоды с прямым переменным током, но их не рекомендуется использовать для освещения птицы. Эти чипы будут темнеть каждый полуцикл сети или 1/100 секунды в сети с частотой 50 Гц, когда напряжение находится на уровне или близко к 0 В. Это может показаться птицам мерцанием и вызвать стресс.
Интегрированные драйверы встроены в один светодиодный светильник, в то время как внешние драйверы могут питать несколько светодиодных светильников. Встроенные драйверы обеспечивают ограниченную защиту от короткого замыкания, перегрузки по току, перегрузки по напряжению и электромагнитных помех (ЭМП), вызванных включением электродвигателей (в современном птичнике много электродвигателей). Большинство отказов светодиодных ламп связано с неисправностью встроенного драйвера, а не самих светодиодов.
Ведущие производители светильников для птицеводства убедились в преимуществах использования внешних драйверов. Важно отметить следующие характеристики и преимущества:
- Падение напряжения - выбирая низковольтную систему, имейте в виду, что она подвержена падению напряжения по всей длине дома. Чем ниже напряжение, тем более восприимчива система. Система на 12 В особенно подвержена перепадам напряжения, что может привести к тому, что передняя часть дома будет светлее, чем задняя. Система 48 В в 3 раза менее восприимчива по сравнению с системой 12 В. Перепад напряжения можно уменьшить с помощью проводов правильного калибра. Поставщик с хорошей репутацией всегда учитывает падение напряжения при подготовке электрических схем и инструкций по установке.
- Безопасность - напряжение ниже 50 В считается безопасным и не требует сертификата соответствия для установки на стороне постоянного тока. Низковольтные системы оснащены внешним драйвером, установленным в диспетчерской дома и обеспечивающим низковольтное питание всей цепи, что исключает риск поражения электрическим током.
- Мойка и дезинфекция - цепи питания переменного тока, в отличие от низковольтных систем, подвержены короткому замыканию, вызванному водой в кабелепроводе после цикла мойки, что часто приводит к потере всех светодиодных ламп в цепи.
- Стабильность - Использование внешнего драйвера (вместо небольших встроенных блоков) означает, что для питания множества светильников можно использовать более промышленный тип блока. Более крупные внешние драйверы имеют гораздо лучшую защиту от скачков напряжения и не подвержены воздействию электромагнитных помех.
- Коррекция коэффициента мощности (ККМ) - ККМ увеличивает коэффициент мощности нагрузки, повышая эффективность распределительной системы, к которой она подключена. Важно выбрать систему с коррекцией коэффициента мощности, чтобы обеспечить максимальную эффективность.
- Диммирование - благодаря наличию внешнего драйвера диммер может быть размещен между драйвером и светодиодами, что устраняет проблемы совместимости, связанные с "диммированием" встроенных драйверов.
ВАЖНОСТЬ ДИММИРОВАНИЯ
В птичнике может быть до 200 ламп, и все они должны равномерно гаснуть, не мерцая. Для снижения уровня освещенности до очень низких значений Lux (80 Lux до 2 Lux) система должна иметь возможность регулировать яркость минимум до 2,5%. Для истинной имитации сумерек и рассвета система должна быть способна снижать яркость до 0%. Многие светодиодные системы, продаваемые в сельскохозяйственной отрасли, заявляют о возможности снижения яркости до 0%, но зачастую это не так. На самом деле, многие из них выключаются примерно на 5-10 %.
Два распространенных метода диммирования светодиодов - это постоянное уменьшение тока (также известное как аналоговое диммирование) и широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Аналоговая регулировка яркости (постоянное уменьшение тока)
Аналоговое диммирование или (уменьшение постоянного тока) подходит для ламп или трубок со встроенными драйверами, питающимися от высокого напряжения переменного тока. В таких системах диммер подает ток на встроенные драйверы, которые, в свою очередь, подают ток на светодиоды. Такая форма диммирования чревата проблемами совместимости, особенно если на один диммер подключено много ламп. Минимальный уровень яркости ограничивается 5-10 %. Более того, некоторые устройства включаются или выключаются раньше других при низких уровнях, что делает проблематичным диммирование "от заката до рассвета".
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
ШИМ - это очень распространенный метод регулировки яркости светодиодных ламп, который работает за счет очень быстрого включения и выключения (пульсации) в течение периодов, которые визуально выглядят как постоянный тусклый свет. Уровень яркости регулируется путем изменения процентного соотношения между временем, когда лампы включены (100%), и временем, когда они выключены (0%). Диммер расположен между драйвером и светодиодами. Обычно используется частота более 700 Гц, что значительно превышает порог мерцания, который может определить птица (+-100 Гц).
Заключение:
Используйте правильный инструмент для работы. Обратитесь в компанию, специализирующуюся на освещении птичников, и сделайте все правильно с самого начала. Выберите алюминиевый радиатор. Придерживайтесь основных принципов: теплый белый цвет для птицеводов, чем равномернее, тем лучше, никаких теней, целевая интенсивность 80 люкс и плавная регулировка яркости без мерцания.
Примечание автора: Особая благодарность Филипу Малхербе из Sunbird Poultry Lighting за изображения и техническую помощь.
Посмотреть оригинал статьи можно здесь