В осеннем выпуске журнала «Добывающая промышленность» (№5 (23) — 2020) была опубликована аналитическая статья нашего специалиста Сергея Исаева, руководителя направления «Фары Nordic Lights» ООО «ТехСтар».
В статье рассматриваются долгосрочные преимущества и эффективность использования светодиодных фар на горнодобывающей спецтехнике. Также большое внимание уделяется ключевым особенностям светодиодной оптики и актуальным мировым тенденциям в ее развитии.
Ниже приводим текст данной статьи.
Обеспечение качественного освещения для работы спецтехники, задействованной в горнодобывающей сфере, — вопрос крайне актуальный. Горные работы ведутся в экстремальных условиях, в том числе на Крайнем Севере или в период полярной ночи, а в работе техника круглосуточно. При этом осветительные приборы должны не просто давать свет, но и технологически справляться со всеми вызовами: вибрацией и ударами, пылью и влагой, жарой и холодом. Сегодня ведущие производители спецтехники класса Heavy Duty делают однозначный выбор в пользу светодиодных фар. А передовые владельцы спецтехники модернизируют освещение на своих машинах, меняя «галоген» на «светодиоды». В чём преимущества светодиодной оптики и есть ли у неё какие-то недостатки?
Светодиодные технологии всё увереннее входят не только в нашу повседневную жизнь, но и в большинство отраслей промышленности. Одним из сегментов применения светодиодов в горнодобывающей отрасли является использование LED-фар на карьерной технике.
Тенденция замены галогенового освещения на светодиодное на добывающей и строительной технике заметна в США и Европе. Эксперты прогнозируют, что в этих странах к 2022 году уже более 80% всей техники, сходящей с конвейера, будет оборудовано светодиодными фарами. По-другому пока выглядит ситуация в России: зачастую предприятия из горного сектора не спешат отказываться от галогеновой светотехники в пользу светодиодов. Для потребителей одним из главных аргументов, лежащих на поверхности, является относительная дешевизна галогеновых фар. Однако при детальном сравнении на достаточно большом временном отрезке даже выигрыш в закупочной цене не кажется столь существенным.
Стоит оговориться: для объективной оценки преимуществ LED-фар в сравнении с галогеновыми необходимо рассматривать светодиодную продукцию действительно высокого качества. Заводов по производству высококачественных светодиодных фар совсем немного. В первую очередь, это компании, поставляющие свои световые приборы на сборочные конвейеры производителям техники для горнодобывающей, строительной и лесной отраслей.
Наиболее востребованной и узнаваемой здесь является продукция заводов NORDIC LIGHTS® (Финляндия), Hella (Германия), Tyri (Норвегия). Множество других производителей и брендов, представленных в данный момент на рынке, просто не в состоянии производить продукт схожего качества для указанных отраслей. Они просто не обладают необходимой научной и материально-технической базой: центрами исследований и разработок, тестовыми лабораториями, программным обеспечением, качественными комплектующими и производствами с чётко регламентированным процессом сборки.
Светодиодные фары как инвестиции
Несмотря на то, что светодиодные рабочие фары дороже обычных галогеновых, их стоимость окупится в несколько раз в силу длительного бесперебойного срока службы. Да, галогеновые фары в 10 раз дешевле светодиодных, но при этом следует учитывать последующие затраты на многократную замену ламп в этих фарах, а также затраты, вызванные простоем техники в связи с вышеуказанными заменами, затраты, связанные с повышенным энергопотреблением, и дополнительную нагрузку на бортовую сеть машины.
В сравнении с галогеном светодиодные фары ведущих производителей практически не требуют техобслуживания и уверенно вырабатывают ресурс в 50 000 часов, а это в десятки раз больше, чем срок службы лампы в галогеновых фарах (около 500 часов). Это значит, что работы не будут приостановлены из-за необходимости замены ламп в фарах и ожидания специалистов по техническому обслуживанию, что крайне важно в горной добыче: каждый час простоя техники ведёт к потере прибыли и дополнительным расходам. (Срок службы дешёвых китайских LED-фар сравним с ресурсом галогеновой лампы и крайне редко превышает 3 000-5 000 часов).
Давайте наглядно сравним экономические показатели, и для расчёта окупаемости инвестиций рассмотрим период в 50 000 часов работы (именно такой гарантийный срок службы у высококачественной LED-фары).
Для оснащения одной единицы техники возьмём 10 галогеновых фар стоимостью $20 за штуку. Таким образом, наши затраты составляют $200 на покупку, но при этом срок службы ламп всего 500 часов. Получается, что за весь выбранный период нам придётся 100 раз заменять галогеновые лампы. Стоимость замены одной лампы составит от $4, а стоимость самой лампы — порядка $5. В результате последующие замены ламп во всех 10 фарах нам обойдутся в $9000. Итого использование галогеновых фар будет стоить $9200.
Если же мы возьмём 10 светодиодных фар со стоимостью $200 за единицу, то мы тратим $2000 на покупку и обеспечиваем бесперебойное освещение на протяжении 50 000 часов — то есть более 5 лет непрерывной работы в режиме 24/7. Всё. Больше никаких вложений не требуется.
Таким образом, в долгосрочной перспективе использование светодиодной оптики гораздо целесообразнее и экономичнее.
Больше света — больше производительность и безопасность работ
Хорошая освещённость напрямую влияет на производительность и безопасность работ. Отчётливая видимость в забое или на площадке отвала, возможность лучше видеть предохранительные валы и собственные габариты — всё это повышает скорость операций при маневрировании в карьере и уровень безопасности обслуживающего персонала.
Светоотдача галогеновых фар составляет 20-30 люмен на один Ватт энергии, для светодиодов — от 100 люмен/Ватт и выше. Таким образом, несложно понять, что использование светодиодных приборов помимо улучшения освещённости обеспечит и хорошую энергоэффективность: чем меньше мощности используется для освещения, тем меньше энергопотребление техники. Это, в свою очередь, позволяет снизить нагрузку на бортовую электросеть, приводит к снижению аварийных отказов электрооборудования и повышает надёжность аккумуляторов и зарядного генератора, что бывает особенно актуально в холодное время.
Так, например, использование на бульдозере комплекта из 9 светодиодных фар (6 из которых 50W и 3 по 35W) в сравнении с 9 штатными галогеновыми фарами (70W) повышает освещённость в рабочей зоне более чем в 2 раза и на 30% снижает энергопотребление машины.
Качество света имеет значение
Большую роль играет не только количество света, но и его качество, а также то, как он распределяется в рабочей зоне. Чем выше цветовая температура излучения фар, тем более она близка в естественному дневному свету. Для галогеновых фар цветовая температура составляет 3200 Кельвин — это свет жёлтого оттенка, который психологически более привычен для человека. Однако такой свет более интенсивно поглощается тёмными породами и при длительной работе оказывает расслабляющее действие на оператора.
Светодиодная оптика ведущих производителей откалибрована под цветовую температуру 5000-5700 Кельвин, что оказывает доказанное «тонизирующее» воздействие на оператора транспортного средства. Цветовая температура 5000 Кельвин идеально подходит для работы на открытом воздухе. Такой свет достаточно белый для того, чтобы держать оператора в активном бодрствующем состоянии, но и в то же время достаточно жёлтый для того, чтобы не создавать нагрузку на глаза.
Часто водители техники жалуются на то, что свет LED фар имеет неприятный синий оттенок, от которого устают глаза. Следует пояснить, что этот эффект возникает при слишком высоком значении цветовой температуры – свыше 6000 К. Это ещё один недостаток, присущий азиатским производителям, которые используют более дешёвые светодиоды и не заботятся о комфорте машинистов в должной мере
Теперь что касается схемы распределения света. Использование галогеновой лампочки в качестве светового элемента вводит значительные ограничения при конструировании фары. Световое пятно этих фар более узкое, с неравномерными переходами от тёмной зоны к освещаемой, для них характерны засветы и блики.
Применение светодиодов даёт возможность сконструировать фару наиболее оптимальным образом для реализации требуемого светового пучка. В результате достаточное количество и равномерное распределение света в рабочей зоне обеспечивает отличную визуальную эргономику. Это подразумевает отсутствие бликов, раздражения и переутомления глаз. Интенсивность такого света достаточно высока, чтобы позволить оператору чётко видеть помехи, работать быстрее и избегать ошибок.
Надёжность и долговечность светодиодной техники
Вопрос надёжности и долговечности оборудования в горной промышленности, где работы ведут в суровых условиях в режиме 24/7, имеет первостепенное значение. В этом плане лидерство также за светодиодной оптикой. Она опережает «галогенки» по рейтингу пыле- и влагозащиты: IP68, IP6K9K у светодиодов против IP67 у галогена, что гарантирует полную пыле- и влагонепроницаемость и допускает даже мойку под высоким давлением.
Корпуса светодиодных фар изготавливают из сверхпрочного алюминиевого сплава, а линзы — из современных полимерных материалов. В отличие от стеклянной линзы и пластикового корпуса галогеновой оптики LED-фары способны выдерживать значительные ударные нагрузки (до 60 G).
Заботясь о долговечности своих светодиодных продуктов и исполнении гарантийных обязательств, ведущие производители реализуют в них защиту от скачков напряжения, переплюсовки, подачи избыточного напряжения и сброса нагрузки, защиту от перегрева. Всё это недоступно в фарах с галогеновыми источниками света и значительно снижает их надёжность.
Нередко приходится слышать о том, что светодиодные фары влияют на работу радиоэлектронных приборов: появляются фон и помехи в радиосистеме, системах связи, видеокамере и т.п. Эта проблема вновь связана с использованием сугубо низкокачественной оптики. Все крупные производители обеспечивают повышенный рейтинг электромагнитной совместимости (ЭМС) для светодиодных фар, что полностью исключает какое-либо влияние на работу других радиоэлектронных систем машины
Уникальные конструктивные решения системы демпфирования
Работа крупногабаритной техники в горном сегменте связана с серьёзными вибрационными нагрузками, которые оказывают негативное влияние на срок жизни как светодиодных, так и галогеновых световых приборов. Естественно, потребители хотели бы иметь фары, которые демонстрировали бы максимум своих возможностей и при этом выдерживали нагрузку в течение всего рабочего дня в самых экстремальных условиях.
Светодиодная оптика благодаря компактности и свободе дизайна корпуса изначально имеет больше возможностей для реализации антивибрационных механизмов и дополнительных демпферов. Ярким примером может служить появившаяся на рынке в 2012 году система демпфирования Quake от финского завода NORDIC LIGHTS®.
При воздействии ударов или вибрации демпферы Quake, расположенные под идеально синхронизированными углами, равномерно распределяют внешнюю силу по всей системе демпфирования. Это позволяет рабочим фарам выдерживать удары значительно большей силы и вибрации в более широком диапазоне, что обеспечивает больший ресурс фары и меньшую нагрузку на технику и саму систему демпфирования.
Современные тенденции светодиодной оптики
Приводя дополнительный аргумент в пользу использования светодиодной светотехники, стоит отметить, что её развитие отнюдь не закончилось и инженеры продолжают расширять линейки своих заводов актуальными инновационными моделями.
Так, общая тенденция ведёт к планомерному снижению светодиодом потребления энергии при возрастании его светоотдачи. Это даёт возможность экономии и появлению сверхкомпактных моделей фар, позволяющих осуществлять их монтаж в ограниченных пространствах.
Другим направлением развития можно назвать борьбу с ослеплением и бликами. Многие производители озадачены вопросом обеспечения освещения только в тех зонах, где оно необходимо, и ограничением распространения света в нежелательных направлениях. В данный момент на рынке уже появились светодиодные световые приборы с функцией Glare-free, Phenom Optics, которые эффективно подавляют блики и не слепят персонал.
Также актуальны разработки интеллектуальных световых систем, реагирующих на приближение встречного транспорта или движение машины в повороте. «Умный» свет в таких случаях призван регулировать (уменьшать) световой поток, чтобы исключить ослепление оператора встречной техники.
Подведём итоги
Светодиодная оптика на порядок экономичнее в долгосрочной перспективе, чем галогеновые фары. Однако это ещё не всё. К этой выгоде также стоит прибавить такие нематериальные факторы, как увеличение общей освещённости, улучшение качества света, повышенную надёжность систем освещения машины и, как следствие, более высокую производительность и безопасность работ.
В конечном счёте, делая выбор в пользу высококачественных светодиодных фар, потребитель платит не за световой прибор сам по себе, а за высокотехнологичное световое решение, которое на несколько лет позволит обеспечить безопасную, бесперебойную работу техники и равномерное интенсивное освещение с набором улучшенных характеристик.
Светодиодное освещение — это современный подход к культуре работы и производства, когда материальные преимущества идут в ногу с заботой о человеке, его условиях труда, здоровье и безопасности.
