Основные проблемы светодиодного спортивного освещения

С активным внедрением светодиодов и повышением их доступности в спортивном освещении произошел ряд изменений, которые обусловлены особенностями LED-технологий и не всегда учитываются при модернизации устаревшей системы освещения.

1. Недостаточное качество цветопередачи

Металлогалогенные светильники, которые зачастую использовались при освещении спортивных площадок, имеют высокий индекс цветопередачи, поэтому такое качество в большинстве случаев воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Не удивительно, что от светодиодов, как передовой технологии, ждут не меньших, а то и больших результатов. Однако у различного LED-оборудования способность верно отображать цвета освещаемых предметов сильно варьируется. Даже у специальных спортивных прожекторов CRI может быть от 60 до 90 и более. Поэтому при выборе светильников для спортивных площадок требуется учитывать уровень проводимых на площадке соревнований. 

Особые требования с точки зрения цветопередачи предъявляются к объектам, на которых проводятся телетрансляции. Для них даже была разработана специальная методика оценки качества восприятия цвета — Television Lighting Consistency Index (TLCI). Она основана на различиях между спектральной чувствительностью человеческого глаза и искусственных видеосенсоров. Для проведения репортажной съемки, например, требуется TLCI 80, а для студийной (съемка кинофильмов) — высочайшие требования к цветопередаче, TLCI > 90. Если же речь идет о тренировочных или учебных площадках, достаточно индекса цветопередачи 60.

Кстати, о нормах... В декабре 2023 года Минстрой России утвердил новую редакцию СП 440.1325800.2023 «Спортивные сооружения. Проектирование естественного и искусственного освещения». Пока в сети доступен только проект документа.

2. Неоднородность цветовой температуры

Как известно, свет, условно называемый белым, в твердотельных источниках света получается путем преобразования синего или ультрафиолетового излучения диода с помощью люминофора. Однако со временем люминофор теряет свои качества.  Деградация люминофора — основная причина снижения таких качественных характеристик светового потока, как яркость, цветовая температура, цветопередача, контрастность. Если в светильнике плохо продуман теплоотвод, люминофорное покрытие выгорает быстрее. Поэтому у некачественных светильников спустя довольно короткое время цветность светового потока меняется. В результате на отдельных участках стадиона она может быть совершенно разной.

Помимо температуры на срок службы люминофора и кристалла влияют рабочие параметры тока. Как это ни странно, при увеличении силы тока эффективность светодиодного чипа падает. Одна из причин — внутреннее сопротивление. Когда ток небольшой, оно почти не влияет на работу прибора. Но чем больше сила тока, тем больше энергии преобразуется в тепло, а не в свет. Недобросовестные производители светотехники пытаются получить бо′льшую светоотдачу увеличивая силу тока. Такие светильники светят хоть и ярко, но недолго. Учитывая масштабы большинства спортивных объектов, повышенные нагрузки, в том числе климатические, сложность замены вышедшего из строя оборудования, к выбору светильников стоит отнестись особо внимательно. 

3. Неравномерность освещенности

В отличие от рассеянного света газоразрядных ламп светодиоды имеют направленный световой поток, который фокусируется за счет вторичной оптики. Поэтому для серьезных спортивных объектов требуются профессиональные светильники, в которых используются специальные линзы, обеспечивающие равномерность по всему углу светового луча. Равномерность освещенности на спортивных площадках достигается комбинированием светильников с разным типом оптики и правильным размещением оборудования — в нужном месте на нужной высоте. Яркость бликов можно регулировать выбором мощности прожекторов, большей площадью светового пятна.

Существуют отличия в установке и нацеливании светильников LED и МГЛ. Металлогалогенные прожекторы можно устанавливать горизонтально, направляя свет вперед, тогда как конструкция твердотельных устройств требует определенного наклона. Если угол наклона выбран неправильно, можно получить яркие блики в зоне видимости игроков или резкие тени на площадке.

Спортивный светодиодный прожектор RADUGA ™ STADIUM имеет несколько мощностей и выбор вторичной оптики в диапазоне от 15 до 60 градусов

На угол прицеливания, в частности, влияет высота установки. Когда в ходе модернизации системы освещения принимается решение использовать старые опоры, требуется убедиться, что они позволят обеспечить необходимый уровень равномерности и подходят для светодиодного оборудования по высоте, а также по воспринимаемой нагрузке. 

Большинство опор на спортивных объектах предназначены для металлогалогенных светильников – больших по габаритам, но достаточно легких. Существует и разница в распределении веса. Светодиодное оборудование нуждается в отводе тепла, которое генерируется в задней части светильника. Поэтому корпуса LED-прожекторов оснащены довольно массивными радиаторами, размер и масса которых зависит от мощности, так что разница в весе может быть весьма ощутимой. Если учитывать общую массу размещаемых на опоре светильников, площадь парусности и участки, подверженные обледенению и накоплению снега, может потребоваться изменение размеров ствола и типоразмера короны. 

4. Риск системных сбоев

Уникальные возможности светодиодного оборудования в части управления, диммирования и изменения цвета позволяют сделать освещение спортивных объектов более зрелищным и эффектным. Использование приемов театрального освещения уже становится нормой не только для крупных, но и сравнительно небольших баскетбольных и хоккейных арен и футбольных стадионов. С помощью LED-прожекторов в перерывах между таймами устраиваются настоящие световые шоу. Причем для этого можно использовать те же самые светильники, что и для рабочего освещения – технология RGBW это позволяет. Однако такой подход связан с определенными рисками, которые нужно учитывать.

Как показывает практика, устройства, используемые для рабочего и сценического освещения, более подвержены сбоям в работе, так как они более зависимы от сетей и компьютерного управления. Потери связи, сбои жестких дисков и неполадки в сети — это лишь часть возникающих проблем, которые могут повлечь за собой выход светильников из строя. 

В сценическом освещении в основном применяется управление по протоколу DMX, который синхронизирует работу всего оборудования в системе. Однако у него есть ряд существенных недостатков. Так, DMX передает сигнал только в одном направлении, что не предусматривает возможность мониторинга оборудования, отслеживания сбоев и исправления ошибок. Подключенные в линию светильники зависимы друг от друга, и выход из строя одного делает невозможным управление для всех последующих. Поэтому в какой-то момент может отказать освещение отдельного сектора или оно будет работать не на полную мощность. Поэтому специалисты рекомендуют  для спецэффектов проектировать отдельные линии управления.

Подробнее о протоколах управления читайте в статье Системы управления освещением: что нужно знать пользователям

5. Световое загрязнение

Даже самая небольшая спортивная площадка может оказаться плохим соседом для окружающих домов и местной фауны, так как искусственное освещение здесь может использоваться постоянно. Чем выше уровень игроков и больше размеры стадиона, тем больше света требуется. Кроме того, уровень освещенности зачастую превышает необходимый. Как правило, это происходит при неправильном выборе оборудования, ошибках в размещении и нацеливании светильников. На крупных спортивных площадках повышенный уровень освещенности может быть связан со стремлением создать идеальную картинку для телевизионных трансляций.

Светодиодное оборудование имеет больше возможностей по сокращению светового загрязнения, поскольку направление светового луча и уровни освещенности, обеспечиваемые светодиодами, можно более точно контролировать. Но только если речь идет о правильно сконструированных светильниках с грамотно подобранной вторичной оптикой, ограничивающей свет игровой зоной, и экранированием для минимизации бликов за пределами площадки. Управление с диммированием или отключением отдельных светильников, когда это нужно, позволяет еще больше сократить нерациональное использование света.

Спортивный светодиодный прожектор RADUGA ™ ARENA: защитный козырек ограничивает световой луч для контроля бликов и рассеивания света вверх. Поворотный механизм обеспечивает регулировку угла наклона, исключая направление выше горизонтали. Управление по протоколу DALI