Требования КХЛ и Матч ТВ к современным спортивным LED светильникам
для освещения ледовых арен

 

 

Андрей Сапрыкин, руководитель инженерного отдела ООО «Лед-Компонентс», led-components.com

«Не надо изобретать велосипед (колесо). Его надо улучшать»

Возможно, первым это сказал Дионис (Бог виноделия)

В России строится и реконструируется множество спортивных объектов, в том числе и ледовых арен различных категорий в зависимости от уровня проводимых спортивно-массовых мероприятий. Одним из самых посещаемых, зрелищных и массовых видов спорта в нашей стране по праву является хоккей с шайбой. Многие ждут выходных, чтобы увидеть вживую или по телевизору в высоком качестве очередное сражение своих кумиров в КХЛ (Континентальная хоккейная лига).

 

Мы уже догнали Запад по восприятию таких матчей и теперь для российского фаната освещение ледовых арен – это уже не просто функциональная необходимость, чтобы шайбу видеть, а это по сути шоу, на которое идут с семьями. И, чтобы «The Show Must Go On», ответственная роль на данных аренах отводится освещению, ведь возможности современного светового оборудования позволяют зрителю полностью окунуться в атмосферу шоу, даже находясь за тысячи километров от ледовой арены. Обычно, когда люди слышат: «Освещение на данной ледовой арене выполнено по новейшим стандартам КХЛ», то считают, что эти стандарты не хуже, а может и лучше мировых стандартов освещения подобных объектов, и представляют себе что-то фантастическое и фееричное, как на рис. 1. А так ли это?

 

Рис. 1. Освещение современной ледовой арены

 

Немного истории

 

Компания Philips – безусловный законодатель мод во всех областях освещения. Поэтому большинство именитых спортивных арен освещено светильниками Philips ArenaVision и OptiVision с МГЛ лампой (рис. 2) или клонами этих светильников, так как они очень удачными получились.

Рис. 2. Philips ArenaVision и OptiVision с МГЛ лампой

 

Фактически ArenaVision и OptiVision – это отдельный бренд в спортивном освещении, и компания Philips, исходя из очевидных маркетинговых соображений, оставила эти названия и для совершенно новых световых приборов на светодиодах, добавив в их наименование слово LED. Так появились приборы ArenaVision LED и OptiVision LED поколения 3.5, которые выпускаются параллельно со светильниками на МГЛ-лампах. Эти световые приборы показаны на рис. 3 в двух- и трехсекционном исполнении.

 

Каждая секция – это светодиодный модуль с большим количеством мощных светодиодов, оснащенный общей групповой линзой с требуемой КСС. Общая мощность одного модуля (одной секции модульного светильника) 300-600 Вт. Линейка спортивных светильников достаточно большая, хотя внешне они мало отличаются друг от друга. Широта линейки связана с тем, что, в отличие от разрядных ламп, для создания нового по своим светотехническим параметрам изделия не обязательно делать новый рефлектор сложной формы и менять конструкцию всего светильника. Достаточно только изменить конструкцию каждой одиночной линзы в групповой оптике светодиодного модуля, а также взять светодиод с другой цветовой температурой или CRI.

Рис.3. Philips ArenaVision LED и OptiVision LED со светодиодами (СИД) поколения 3.5

 

Эти светодиодные светильники оказались такими же удачными по конструкции и по электрическим и оптическим характеристикам, как и их предшественники на разрядных лампах. Поэтому сейчас на рынке можно встретить множество клонов этих световых приборов, также состоящих из 1, 2 или 3-х секций, причем как от именитых, так и от малоизвестных производителей светотехники.

 

Скучные расчеты и цифры для инженеров

 

Данная статья вовсе не является рекламой продукции Philips. Как я уже сказал выше, светильники Philips для освещения спортивных объектов по праву признаны неким эталоном. Поэтому предлагаю подробнее ознакомиться с их основными параметрами, взятыми с сайта компании. В табл. 1 приведены данные для 3-х секционных светильников поколения 3.5 (новинка, апрель 2023) массой 31,6-33 кг, коррелированной цветовой температурой 5700K (957 Cool White) и CRI>80 (в соответствии с требованиями для освещения ледовых арен). Также в табл. 1 были добавлены расчетные значения параметров светодиодов, исходя из паспортных данных на светильник.

 

 

	Паспортные данные							Расчётные значения
Наименование	Tц, К	CRI	Ф, лм (за линзой)	P, Вт (с БП)	Эф-ть,  лм/Вт	Тип упр-ия	Т-ра рабочая, °C	СИД, шт	КПД БП, %	КПД оптики, %	Ф, лм 1 СИД	P Вт, 1 СИД	Эф-ть,  лм/Вт СИД
BVP428 1780/957 BV S2 D9 T25	5700	90	162000	1500	108	DALI	от -40 до +55	504	94	90	357,1	2,8	127,7
BVP428 1780/957 HGB S2 T25 PSDMX	5700	90	162000	1500	108	DMX	от -40 до +55	504	94	90	357,1	2,8	127,7
BVP428 2200/957 BV S2 T35 OUT PSDMX	5700	90	193600	1500	129	DMX	от -40 до +55	504	94	90	426,8	2,8	152,6
BVP428 2470/857 BV S2 T35 OUT PSDMX	5700	80	217360	1500	145	DMX	от -40 до +55	504	94	90	479,2	2,8	171,3
BVP428 C LED1480/957 1340W S2 BV	5700	85	148000	1340	110	DMX	от -40 до +45	504	94	90	326,3	2,5	130,6

 

Табл. 1 Паспортные данные светильников Philips ArenaVision LED gen3.5 5700K/CRI>80, 3 секции 1500 Вт и расчетные значения параметров светодиодов

 

В столбце «Тип управления» указаны протоколы управления – DALI и DMX, но при этом на момент написания этой статьи найти на сайте Philips более детальную информацию не удалось, а именно:

DALI – это морально устаревший DALI-протокол версии «1»? Или все-таки современный DALI-2 или D4i (Zhaga 18) с возможностью регистрировать параметры входной питающей сети?

 

DMX – это обычный DMX протокол, как в уличных гирляндах? Или современный DMX/RDM с обратной связью, позволяющий легко настраивать адресацию по светильникам и следить в режиме онлайн за параметрами световых приборов (такими как выходной ток, выходное напряжение, температуры на LED модулях и пр.), чтобы заранее предусмотреть возможную аварийную ситуацию?

 

DMX Strobe (импульсный режим работы при DMX) – ничего не сказано, поддерживают ли эти светильники такой режим работы? DMX Strobe стал уже  обязательным при любом спортивном крупном мероприятии (во время гола в хоккейные ворота или во время паузы между таймами для выступления артистов поддержки и пр.).

 

Режим Strobe Philips реализовала на светильниках ArenaVision LED gen1 ещё в 2016 году на стадионе PSV ARENA, что видно на видео https://youtu.be/7tHzCu4_3U8. Будем считать, что функция Strobe (сложнейшая для блока питания) в этих светильниках реализована.

 

Блоки питания для изготовления прототипов светильников ArenaVision LED

 

На рис. 3 показаны светильники, оснащенные внешними блоками питания мощностью 1500 Вт для трехсекционного светильника и 1100 Вт для двухсекционного. Рад сообщить Вам, что компания MOONS’ в июле 2023 г. выпускает в серию обновленные версии существующих блоков питания 1800 Вт MT1800H200CQI780 и 1200 Вт MT1200H200BQI780, с 3-мя и 2-мя независимыми каналами по DMX/RDM и Strobe режимом, с возможностью работы по протоколу DALI-2 D4i, а также дополнительными техническими улучшениями (рис. 4).  Эти блоки питания внешне очень схожи с Philips (на рис. 3), но только мощнее, и судя по описанию, имеют лучшие технические характеристики.

 

Даже если Ваш светильник мощностью 400-600 Вт, то каждый из светильников Вы можете подключить к одному из выходных каналов БП MOONS’ и управлять им независимо, как будто это 2 или 3 совершенно разных светильника.

Рис. 4. Внешний вид БП MOONS’ 1200 Вт/1800 Вт для спортивного света на 2 и 3 канала и Strobe режимом

 

Если же Вы делаете светильники для низких категорий ледовых арен или тренировочных полей без необходимости создавать шоу с импульсным режимом работы по DMX, но при этом требуется управлять светильниками по группам или индивидуально, то рекомендуем обратить внимание на устройства регулирования освещением и питания от компании Inventronics – самого крупного мирового производителя БП для светильников профессионального применения с классом защиты IP67.

 

На рис. 5 представлен модуль Inventronics CNV-DMXR, для преобразования цифрового сигнала DMX в аналоговый интерфейс 0-10V, который встроен в любой современный диммируемый блок питания. Это самое простое и экономичное решение для индивидуального и группового управления двумя и более светильниками с интерфейсом 0-10V от одного устройства CNV-DMXR. Данный модуль не поддерживает импульсного режима работы Strobe из-за низкой скорости работы аналогового интерфейса и поэтому, если в Вашем тендере имеется требование по импульсному режиму, то выбирайте БП компании MOONS’, приведенные выше.

Рис.5. Модуль управления по DMX CNV—DMXR

На рис. 6 показан мощный БП EUM-680SxxxMG – мощностью 680 Вт и внешним питанием 12В/250мА для возможного управления от CNV-DMXR по 0-10v.

Рис. 6. БП EUM-680SxxxMG с 0-10В/12В 250мА

 

На рис. 7 показан мощный БП EUM-680SxxxBG – мощностью 680 Вт для возможного управления по протоколу DALI-2 D4i, чтобы помимо состояния светильника передавать на пульт диспетчера ещё и информацию о питающей сети 220 В, с целью предотвратить аварийные ситуации.

Рис.7. БП EUM-680SxxxBG с DALI-2 D4i

 

На рис. 8 показан БП невысокой мощности в 165 Вт с удивительной функцией – возможностью снижать световой поток (диммирование или регулирование) в зависимости от напряжения входной питающей сети 220/230 В, без прокладки дополнительных линий управления. Такое управление наилучшим образом подойдёт для объектов невысокой категории, где уже проложены питающие линии 220 В, чтобы регулировать освещение на несколько уровней – тренировочное, охранное, игровое и т. п.

Рис. 8. БП EBS-165SxxxBT2 с функцией PLC (AC DIM)

 

Предлагаемые светодиоды для реализации светильника
аналогичного Arena Vision, но с учётом требований КХЛ и Матч ТВ

 

Остановимся подробнее не требованиях. Вернёмся к нашей таблице 1 (с параметрами светильников) и оставим от неё только данные, необходимые для подбора соответствующего светодиода. Если в 3-х секционном светильнике 504 светодиода, и они все работают в одинаковом режиме, то параметры самих светодиодов приведены в табл. 2.

 

№	Наим. СИД	Tц, К	CRI	TLCI	R9	Ф, лм 1 СИД	P, Вт 1 СИД	Эф-ть, лм/Вт 1 СИД	Ток, мА для 5050 6V	Ток, мА для 3535 3V
1	—	5700	90	—	—	357,1	2,8	127,7	466,3	~1000
2	—	5700	90	—	—	426,8	2,8	152,6	466,3	~1000
3	—	5700	80	—	—	479,2	2,8	171,3	466,3	~1000
4	—	5700	85	—	—	326,3	2,5	130,6	416,5	~900

 

Табл. 2 Расчетные данные для подбора мощных светодиодов в пластмассовом корпусе EMС 5050 напряжением 6 В и керамическом корпусе 3535 с напряжением 3 В аналогичные по параметрам используемых в светильниках Philips Arena Vision gen 3.5

 

Вы, наверное, уже обратили внимание, на отсутствие в столбцах TLCI и R9 каких-либо значений у светильников Philips ArenaVision LED gen3.5. Причина очень проста – эти данные отсутствуют в паспортных данных этих светильников и светильников предыдущего поколения на сайте компании и сайтах дистрибьюторов. Возможно, для Philips это не важный показатель для ТВ съёмки с высоким разрешением 4K. Но о проблеме с красным цветом у светодиодных источников света известно очень давно, ведь индекс R9, отвечающий за передачу красного цвета, может быть отрицательным для получения высокой эффективности при CRI>80. Это часто встречается у китайских и известных мировых производителей СИД. Установив такие светильник на объекте, совершенно непонятно, как телевизионщики будут пытаться «вытянуть» красный цвет на спортивных майках участников, флаг страны, рекламу и пр..

 

Иными словами – стандартные светильники Philips ArenaVision LED, указанные на сайте, на текущий день не прошли бы сертификацию Матч ТВ для спортивных сооружений. А вот светильник Altis Gen4 (рис. 9) от настоящего мирового лидера рынка Thorn Lighting прошёл бы без всяких вопросов, просто для нашего рынка он очень дорогой. Внешний вид Thorn Altis Gen4 очень похож на Philips, но технология его изготовления гораздо сложнее и дороже, так как у него игольчатый радиатор, обеспечивающий лучшую конвекцию и теплоотвод, а также эксплуатацию, при которой грязь лучше смывается с его системы охлаждения.

Рис. 9. Прожектор THORN Altis Gen4 с TLCI90+

 

Так ли важно наличие идеальной ТВ картинки с матчей КХЛ?

 

Если обратиться к техническому  регламенту на сайте КХЛ, то очевидно, что к составлению этого документа не привлекали профессионального светотехника, и требования к светильнику отсутствуют полностью, кроме таких требований: «источник света» должен быть с «Ra не менее 80 и цветовой температурой не менее 5600 К для освещения поверхности ледовой площадки». Также нет никакого упоминания о том, чтобы светильники, а не «источники света» имели соответствующую сертификацию Матч ТВ, несмотря на существующий многолетний договор между структурами. Сертификация Матч ТВ необходима, чтобы была высококачественная телевизионная картинка без «танцев с бубном» у технологов для подстраивания под «что дали, с тем и воюем».

 

Необходимо, чтобы КХЛ прописывал в своем регламенте требования к светильникам в расширенном виде, с учётом современных требований. Связано это с тем, что когда возникает необходимость в создании новой световой установки или замены старой, то объявляется тендер, основанный  исключительно на требованиях, прописанных в Регламенте КХЛ, а все остальные считаются избыточными и необоснованными. В результате чего свет может стать гораздо хуже, чем был раньше в светильниках на разрядных источниках света.

 

При этом многие забывают, что светодиоды в светильнике могут быть несовместимы и будут появляться цветовые аберрации, которые на белом льду или на зрительских местах могут создавать очень неприятные цветовые эффекты в виде сине-зелено-желтых пятен и кругов, хотя при этом такой светильник может полностью соответствовать требованиям КХЛ. Цветовая температура светильника измеряется не по оси или под одним из углов, а в световом шаре. Об этой проблеме много написано различных статей в российской и иностранной светотехнической литературе, так как она напрямую связана с архитектурным освещением.

 

Как было выше сказано, коэффициент R9 у светильника «отвечающий» за насыщенный красный цвет в области спектра, где человеческий глаз наиболее чувствителен, может быть и с отрицательным значением —  то есть искажающим красный цвет, но при этом CRI будет больше 80 и соответствовать требованиям КХЛ. Поэтому телевизионщики ввели новый индекс определения качества света и назвали его TLCI. Его формула расчёта, в отличие от CRI, позволяет учитывать отсутствие или снижение любого из индексов.  Зависимость TLCI от коэффициента R9 показана на рис. 10, а всю подробную информацию об этом индексе можете почитать из источников, указанных в списке литературы в конце этой статьи.

Рис.10. Сравнительный пример кривых различных спектров светодиодных светильников

 

Сотрудники Матч ТВ (российского федерального телевизионного канала) в документе «Технические требования к инфраструктуре для телерадиовещания спортивных сооружений» (10 глава, «Требования к системе спортивного освещения стадиона») привели список требований к параметрам осветительной установки (светильникам): TLCI>92, Tц=5200-5900К, CRI>90 и R9>75.

 

Исходя из этих требований и параметров светильников Philips Arena Vision подберем наиболее подходящие светодиоды в керамическом корпусе 3535, так как светодиодов 5050 с такими требованиями на данный момент в открытом доступе нигде не приведено. К тому же получать узкие лучи на таких СИД гораздо сложнее, чем для 3535.

 

№	Наим. СИД	Tц, К	CRI	TLCI	R9	Ф, лм 1 СИД	P, Вт 1 СИД	Эф-ть лм/Вт 1 СИД	Ток, мА для 3535 3V
1	XPGDWT—U1-B001-A0HE2	5700	95	93	82	357,1	2,8	127,7	~1000
2	XPLBWT-00-B001-A00UV20E2	5700	95	93	82	426,8	2,8	152,6	~1000

 

Табл. 3. Наименования светодиодов CREE наилучшим образом подходящие под требования Матч ТВ и Philips Arena Vision

Если же Вы делаете спортивный объект без соблюдения требований Матч ТВ, сроки горят, нужно «чтобы не очень позорно», а CRI планируете сделать >90 — то с высокой степенью вероятности получите R9>50 и TLCI>70.

На данный момент из доступных на рынке светодиодов мы рекомендовали бы обратить внимание на эти светодиоды:

• Lumileds L1HX-57902P0000000 – 3535, 5700K, CRI90, R9=50
• Lumileds L150-5790500600000 – 5050 EMC, 5700K, CRI90, круглое тело (LES)
• Lumileds L150-57905006000H0 – 5050 EMC, 5700K, CRI90, квадратное тело (LES)
• Refond RF-Q50SA57D-25-4X2-С – 5050 EMC, 5700K, CRI90, квадратное тело (LES)

 

Линзы и светодиодные модули
для реализации светильника аналогичного Arena Vision

 

Эффективность светильника для спортивного света большой мощности – это важнейший аспект, и, если в светильнике применяется вторичная оптика в виде линз, а не рефлекторов, и он накрывается защитным стеклом, то оптические потери в таком случае составляют порядка 10% от всего светового потока. На светильнике в 1500 Вт Вы фактически теряете 150 Вт мощности.

 

Поэтому в таких светильниках очень часто отказываются от защитного стекла, и применяется вторичная оптика с высокой степенью пыле-влаго защиты уровня IP65-67. Для размещения большого количества светодиодов в корпусах 3535 и 5050 мы предлагаем специальную спортивную оптику компании DARCOO серии DK-520 с различными типами КСС для создания таких мощных прожекторов (рис. 11). Также мы разработали печатные платы серии PL512 под указанные выше светодиоды 3535 и 5050 для этой серии DK-520 оптики DARCOO (рис. 12). Вы можете заказать их у нас для проведения испытаний, а в дальнейшем создать свой собственный продукт. IES-файлы предоставляются по запросу.

Рис. 11. Вторичная оптика семейства DK-520 с IP65 от компании DARCOO

 

Рис.12. Светодиодный модуль серии PL512 для оптики DK-520 с IP65 от компании DARCOO

Заключение

Данной статьёй я хотел показать, что не надо бояться мировых брендов как, например, Philips, так как очень часто оказывается, что «король-то голый». У Вас есть возможности для создания конкурентного на рынке продукта, благо комплектующих для этого рынке предостаточно.

 

Берите пример с наших российских производителей, которые не боятся и идут вперёд, как, например, компания «Световые технологии», которая прошла сертификацию Матч ТВ со своим прожектором FORWARD (CRI:97.4, TLCI:98.8, R9:96,6). Уверен, что их ждет успех на профессиональном рынке спортивного освещения.

 

Подробнее о блоке питания MOONS’ MT1800H200CQI780 Подробнее  о конвертере INVENTRONICS CNV-DMXR

 

Список литературы:

• Настольная книга Светотехника Айзенберг Ю.Б. «Справочная книга по светотехнике»
• СП 440.1325800.2018 СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ Проектирование естественного и искусственного освещения
• ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ КХЛ СЕЗОНЫ 2021/2022, 2022/2023, 2023/2024, 2024/2025 с изменениями, утвержденными Советом директоров ООО «КХЛ» (протокол № 121 от 31 августа 2021 года, протокол № 133 от 27 июля 2022 года) https://www.khl.ru/documents/KHL_technical_regulationspdf
• Базовые знания о протоколе DALI от поставщика интеллектуальных светодиодных драйверов в крупнейшие западные светотехнические компании https://blog.moonsindustries.com/2020/01/13/introduction—to—moons—dali—led—driver—dali—help—troubleshooting/
• https://lightsensor.ru/Статьи/ — статья о TLCI от главного технолога Матч ТВ
• Требования Матч ТВ к светильникам https://tktcom/ru/blog/2021/09/22/fedorov—match—tv—lighting-2021/
  Светильники Филипс для спортивных мероприятий https://www.lighting.philips.com/main/prof/outdoor—luminaires/sports—and—area—floodlighting#page=&layout=
• Компания Световые технологии прошла сертификацию МАТЧ ТВ https://www.ltcompany.com/ru/news/3806-match—tv—podtverzhdaet—uspeshnye—ispytaniia—prozhektorov—forward/
• Индекс совместимости телевизионного освещения – 2012 и коэффициент согласования телевизионного осветительного оборудования — 2013 https://tech.ebu.ch/docs/r/r137_RUS-2016.pdf
• Подготовка ледовой арены https://matchtv.ru/hockey/matchtvnews_NI1264583_Podgotovka_lda__otdelnyj_vid_iskusstva_zalivajut_7_dnej_krasat_pod_trebovanija_veshhatelej_vazhnejshaja_rol_u_betonnoj_plity