Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 9 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Перспективная продукция CREE. Новые возможности

Существующая на мировом рынке конкуренция среди производителей мощных осветительных светодиодов побуждает разрабатывать и выпускать продукцию с всё более качественными характеристиками и лучшими параметрами. В выгодной ситуации, конечно, оказываются те производители, которые обладают собственной эффективной технологией производства и проводят достаточный объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Обнадеживающие результаты пилотного проекта LightSavers по реализации светодиодного уличного освещения

В пилотном проекте по созданию системы твердотельного уличного освещения в Каледоне, Канада, были испытаны светодиодные светильники от трех производителей. В статье обсуждаются результаты измерения освещенности, потребляемой мощности и ухудшения светового потока в течение года после установки этой системы.

Высокоэффективные люминесцентные лампы T8 - новый стандарт экономичного освещения в США1

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

14 апреля

Высокоэффективные люминесцентные лампы T8 - новый стандарт экономичного освещения в США. Часть 2



В

ведение

Новым стандартом экономичного освещения в США в настоящее время являются высокоэффективные люминесцентные лампы Т8 мощностью 32 Вт, работающие с электронными балластами. Некоторые модели этих ламп иногда называют суперлампами Т8, лампами Т8 высокой интенсивности и т.д.

Различные данные, предоставляемые производителями ламп, в США проверяются, в частности, в рамках деятельности NLPIP (Национальная информационная программа об осветительных приборах). В первой части данного обзора было представлено сопоставление таких заявляемых производителями (номинальных) и измеренных в рамках программы тестирования NLPIP параметров, как световой поток и световая отдача, реальная мощность и срок службы ламп Т8.

Во второй части обзора рассматриваются такие вопросы, как спад светового потока, оптимальный выбор ламп для того или иного приложения и их стоимость. Кроме того, кратко освещаются и такие весьма важные для оценки эффективности работы системы лампа-балласт понятия как балласт-фактор и фактор эффективности балласта.

В рамках программы CALiPER Министерства энергетики США (DOE) недавно были протестированы светодиодные лампы Т8, призванные, вообще говоря, заменить люминесцентные лампы Т8. Результаты этих тестов, надеемся, будут интересны также российскому потребителю.

Спад светового потока ламп Т8

Все люминесцентные лампы имеют тенденцию к снижению светового потока с течением времени. Как показатель спада светового потока производители ламп указывают его величину на момент времени в 40% от номинального срока службы. Эта величина близка к среднему значению светового потока в течение всего срока службы лампы и называется средним световым потоком.

Рисунок 9 показывает величины среднего светового потока для различных типов люминесцентных ламп Т8. При этом они даются в процентном отношении к номинальному начальному световому потоку ламп. Например, если величина среднего светового потока составляет 90%, то при сроке службы 20 тыс. ч после 8 тыс. ч работы лампы с начальным световым потоком 3000 лм её световой поток равен 2700 лм.

Данные представлены для 86-ти моделей люминесцентных ламп Т8 от пяти производителей (величины среднего светового потока тестируемых ламп от еще четырех производителей неизвестны). Как и прежде на рисунке 1 (см. первую часть обзора, раздел «Световой поток»), размер каждой точки на рисунке 9 соответствует количеству доступных моделей ламп; при этом произведена сортировка ламп по величине цветовой температуры. Сортировка ламп произведена также по величине индекса цветопередачи; количество имеющихся моделей указывается рядом с каждой точкой.

Рис. 9. Спад светового потока ламп T8 со световой отдачей более 80 лм/Вт

Как показывает рисунке 9, все модели T8 имеют величину среднего светового потока более 90%, при этом у трех четвертей моделей величина среднего светового потока находится в диапазоне 94,5—95,5%.

У тестируемых ламп весьма различные начальные и средние световые потоки. На рисунке 10 для примера дается сравнение номинальных значений начального и среднего светового потоков для моделей ламп с цветовой температурой 4100 К. Края коридоров на данном рисунке показывают максимальную и минимальную величины номинальных значений. За редкими исключениями, средний световой поток всех моделей, представленных на рисунке 10, составлял около 95%.

Рис. 10. Световой поток ламп Т8 с цветовой температурой 4100 К

Тем не менее, как видно из рисунка, ширина коридоров показывает большую вариативность номинальных величин начального и среднего световых потоков. Так, имеются модели со средним световым потоком, большим, чем начальный световой поток у других моделей. Важным при рассмотрении данных по световому потоку ламп T8, представленных на рисунке 10, является группировка их (на горизонтальной оси) по номинальной величине срока службы.

Действительно, многие из моделей ламп, представленных на этом рисунке, имеют одинаковые начальный и средний световой потоки, но различные сроки службы. Следовательно, средний световой поток измеряется в разное время. Например, для сроков службы, указанных на рисунке 10, — 20, 24 и 30 тыс. ч — максимальная разница в сроках работы ламп составляет 4 тыс. ч3.

Иными словами, лампы одной модели достигают уровня среднего светового потока через 8 тыс. ч (т.е. через 1,8 лет, скажем, при 12-часовой работе в день). Другие же лампы достигнут этого уровня через 12 тыс. ч (т.е. через 2,7 лет, работая также 12 ч в сутки).

Другим важным вопросом для анализа является то, что срок службы зависит от типа балласта, используемого для работы лампы (см. раздел «Срок службы ламп T8» первой части обзора). Вообще говоря, неизвестно, как более короткий срок службы лампы влияет на средний световой поток. Итак, если используются балласты, которые не рекомендованы для конкретной лампы её производителем, то потребителю следует помнить о влиянии на средний световой поток выбора того или иного балласта.

Сравнение характеристик ламп Т8

Решение о том, какие модели ламп T8 лучше всего подходят для того или иного приложения, могут быть основаны на оценке их технических характеристик и стоимости. Хотя стоимость ламп и является очень важной частью процесса такого отбора, сначала все же тебуется определить, какие именно их технические характеристики важны для конкретного приложения. В зависимости от этого различные параметры ламп будут иметь разную значимость.

Некоторые организации, например CEE (Consortium for Energy Efficiency — Консорциум по эффективному использованию энергии4), разработали определенные критерии для содействия в использовании определенных — лучших, по мнению СЕЕ — типов люминесцентных ламп T8. Критерии CEE опубликованы в документе «Спецификация высокоэффективных ламп T8» (CEE 2006). (Следует заметить, что CEE разработаны критерии и для высокоэффективных осветительных систем T8 — см. ниже раздел «Балласт-фактор»).

После того как важные для конкретного применения технические характеристики определены, потребители и проектировщики осветительных систем могут выделить и сравнить те модели, которые отвечают их спросу. Однако провести сравнение моделей ламп T8 весьма нелегко без знания разброса в номинальных значениях их параметров (обычно они производителями не предлагаются). Очевидно, такая неопределенность является достаточно важной при сравнении различных моделей, поскольку значения параметров могут перекрываться, тем самым размывая фактические различия между аналогичными характеристиками ламп.

Более того, таковой разброс может быть разным для ламп производителей, скажем А или В, из-за различий в выборе исходных материалов, компонентов и производственных технологических процессов. Знание же разброса в номинальных значениях поможет потребителю лучше определить, имеются ли действительно значимые различия между характеристиками рассматриваемых моделей ламп. Такая неопределенность в величинах параметров ламп, в т.ч. их реальной эксплуатационной мощности, мешает в выборе «лучшей» модели ламп для конкретного применения.

Таким образом, потребители должны быть осторожны — дополнительная оплата за «улучшенные» характеристики, которые, вообще говоря, не определены детально, не всегда оправдывается. Тем не менее, поскольку затраты на электроэнергию доминируют в общей стоимости системы освещения, несколько более высокие начальные затраты могут окупиться за счет даже небольшого реального уменьшения потребляемой энергии (см. первую часть обзора, раздел «Световая отдача ламп T8»).

Стоимость ламп Т8

Начальная стоимость ламп T8 зависит в основном от характеристик, которые обсуждались в предыдущих разделах. В общем, самые дешевые, по цене около 2 долл., это 32-Вт лампы RЕ70 Т8 со сроком службы 20 тыс. ч, световой отдачей несколько менее 90 лм/Вт и средним световым потоком 90—95%. Вполне ожидаемо также, что стоимость ламп увеличивается по мере улучшения их характеристик, так что лампы, имеющие улучшенные параметры сразу в нескольких категориях, являются и самыми дорогими.

Цены на лампы от различных производителей значительно варьируются. Так, таблица 1 дает, во-первых, пример того, как стоимость ламп увеличивается по мере улучшения их характеристик, и, во-вторых, насколько широко могут варьироваться цены поставщиков одной и той же модели.

Таблица 1. Цены ламп Т8 разных производителей

Лампа

Светоотдача, лм/Вт

Срок службы, тыс. ч

Производитель

Цена лампы, долл.

RE70

86

20

A B

1,95 2,03

RE70 LL

86

24

A B

2,66 3,07

RE80

91

20

A B

3,32 3,38

RE80 LL

91

24

A

4,79 3,80

RE80 HLO, LL

95

24

A B

5,46 13,24

Поставщики А и B в данной таблице являются общенациональными дистрибьюторами, которые поставляют все лампы перечисленных моделей. Например, стоимость ламп RE80 HLO, LL от поставщика А на 64% выше, чем лампы RE80 того же дистрибьютора (5,46 долл. против 3,32). Поскольку стоимость энергии может достигать 95% от общей стоимости освещения, большая световая отдача ламп RE80 HLO, LL дает возможность возместить эту более высокую начальную стоимость. (Как видно из таблицы 1, лампы RE80 HLO, LL имеют световую отдачу 95 лм/Вт, лампы RE80 — 91 лм/Вт.) Однако при этом следует помнить, что и реально потребляемая мощность ламп RE80 HLO, LL несколько выше, чем реальная мощность ламп RE80 (см. первую часть обзора, раздел «Мощность ламп Т8»).

Таким образом, снизив уровень освещенности за счет меньшего количества светильников или применив балласт с низким балласт-фактором, можно сэкономить электроэнергию. Таблица 1 также показывает, что разница между ценами поставщиков А и B для этой модели лампы составляет более 290%. Такая существенная разница в цене ламп, вообще говоря, трудно окупаема в разумные сроки.

Особый интерес для тех, кто выбирает более дорогие модели, может представлять вопрос о том, какие лампы дешевле в долгосрочной перспективе и как быстро окупаются лишние затраты. Ответ зависит от многих факторов, включая эффективность системы освещения, стоимости энергии, стоимости установки и замены ламп, расходов на утилизацию, стоимости выбранного балласта, уровня освещения рабочих мест или площадей и рабочего цикла. Метод анализа влияния срока службы на стоимость освещения можно найти в справочнике IESNA5. Однако точный анализ является сложной задачей из-за, как уже говорилось, неопределенностей в реальной мощности и срока службы ламп Т8.

Балласт-фактор

Балласт-фактор — один из достаточно важных параметров для дизайнеров по свету и светотехников6. Знание балласт-фактора7 является необходимым при определении светового потока для конкретной системы лампа-балласт. Величина его является мерой фактического светового потока для конкретной системы лампа-балласт в отношении к номинальному (т.е. световому потоку при работе данной лампы со стандартным балластом по условиям испытаний ANSI — см. первую часть обзора, раздел «Световой поток ламп Т8»). Если балласт-фактор равен, например, 0,95, а номинальный световой поток лампы — 3000 лм, то при работе с этим балластом световой поток составит 2850 лм.

Важно отметить, что величина балласт-фактора является характеристикой не просто балласта, но системы лампа-балласт. Электронные ПРА, которые могут работать более чем с одним типом лампы, как правило, имеют различный балласт-фактор для каждой системы лампа-балласт. Тем не менее балласт-фактор не является мерой эффективности использования энергии. Хотя низкий балласт-фактор уменьшает потребляемую мощность, при этом также примерно пропорционально уменьшается световой поток лампы. По величине балласт-фактор подразделяется на три категории: низкий — BF< 0,85; нормальный — 0,85 < BF < 1,0; высокий BF > 1,01.

Таким образом, тщательный подбор системы лампа-балласт (с некоторым определенным балласт-фактором) позволяет дизайнерам минимизировать потребление энергии, снизив уровень освещенности. Скажем, при освещении вновь строящихся площадей, как правило, выгоден высокий балласт-фактор, т.к. для достижения требуемого уровня освещенности можно использовать меньше светильников. В то же время низкий балласт-фактор более предпочтителен при освещении площадей, где не требуется высокого уровня освещенности (например, проходов и коридоров). Следует отметить, что во избежание сокращения срока службы ламп при их работе с ЭПРА с низким балласт-фактором (<0,7) они должны работать только в схемах быстрого пуска. Это довольно актуально для ламп T8, работающих с высокочастотными ЭПРА.

Наряду с балласт-фактором для оценки системы лампа-балласт используется и такой важный параметр, как эффективность системы лампа-балласт. Действительно, эффективность балласта меняется в зависимости от нагрузки, т.е. от того, какого типа люминесцентные лампы эксплуатируются. Аналогично, эффективность работы лампы зависит от используемой схемы балласта. Как следствие, действительно значимое сравнение между лампами или балластами можно провести только сравнением эффективности систем лампа-балласт.

Фактор эффективности балласта (Ballast Efficacy Factor, BEF) определяется по формуле

BEF = BF∙100/Рб,

где BF и Рб — величины балласт-фактора и потребляемой мощности (в ваттах) для данного балласта. Таким образом, фактор эффективности балласта зависит от типа балласта, его балласт-фактора и числа питаемых им ламп.

Например, в уже упоминаемой спецификации СЕЕ для высокоэффективной осветительной системы Т8 рекомендуемые величины фактора эффективности балласта должны быть не меньше, чем указанные в таблице 2 значения. В данном случае они даны для двух типов балластов (мгновенного зажигания и быстрого старта) и трех категорий величины балласт-фактора (низкого, нормального и высокого).

Таблица 2. Фактор эффективности балласта

Количество ламп

Балласт с мгновенным зажиганием

Низкий

BF ≤ 0,85

Нормальный

0,85 <BF ≤ 1,0

Высокий

BF ≥1,01

1

≥3,08

≥3,11

≥3,03

2

≥1,6

≥1,58

≥1,55

3

≥1,04

≥1,05

≥1,04

4

≥0,79

≥0,8

≥0,77

Балласт с быстрым стартом

1

≥2,84

≥2,84

≥2,95

2

≥1,48

≥1,47

≥1,51

3

≥0,97

≥1,0

≥1,0

4

≥0,76

≥0,75

≥0,75

Стоит заметить, что в таких высокоэффективных осветительных системах, согласно рекомендациям СЕЕ, должны использоваться лампы с начальным световым потоком более 3100 лм. Выше, в разделе «Световой поток ламп Т8» (см. первую часть обзора), отмечалось, что такой поток достижим лишь при использовании ламп RE80 HLO, LL. Напомним, что это достигается увеличением потребляемой мощности — в рамках исследований NLPIP реально потребляемая мощность составляла в среднем 33,5–33,7 Вт (см. рис. 3 первой части обзора).

Светодиодные лампы Т8

В настоящее время разнообразные светильники с лампами T8 являются весьма значительной частью всех люминесцентных светильников. Светодиодные лампы Т8, призванные, вообще говоря, заменить люминесцентные лампы Т8, сегодня получают заметное распространение на рынке осветительных приборов. Общий вид их представлен на рисунке 11. По конструктивному дизайну это десятки мощных или даже сотни маломощных светодиодных излучателей, расположенных на одной плате внутри стеклянной трубки диаметром 2,6 см, как и у ламп Т8.

Рис. 11. Общий вид светодиодных ламп

Каковы эти лампы в сравнении с люминесцентными лампами Т8 с точки зрения световой отдачи, распределения света, цветопередачи и, наконец, энергоэффективности? Какого уровня должны достигнуть характеристики этих светодиодных ламп, чтобы покупатели могли использовать их в качестве замены ламп Т8? И, главное, являются ли светодиодные лампы эквивалентными люминесцентным лампам Т8, как это утверждают многие производители?

В рамках программы CALiPER Министерства энергетики США (DOE) были проверены 12 различных светодиодных ламп Т8 и сделан вывод, что на сегодняшний8 день их характеристики значительно отстают от аналогичных показателей люминесцентных ламп. Основные результаты тестов CALiPER (отдельно для ламп и светильников) были обобщены и представлены для сравнения с люминесцентными лампами и светильниками в таблице 3.

Таблица 3. Результаты тестирования CALiPER

Характеристики

Светодиодные приборы

Люминесцентные приборы

Диапазон, тест. 12 ламп

Среднее значение

Данн. произ., тест. 75 ламп

CALiPER, тест. 2 свет.

Начальный световой поток ламп, лм

345—1579

1111

2778

3091

Начальная световая отдача двух ламп, лм/Вт

19—76

50

87

Начальный световой поток двухлампового светильника, лм

597—2038

1563

3577

4064

Начальный индекс цветопередачи

63—76

71

75–80

82

Эффективность светильника, %

74—86

83

74

66

Начальная световая отдача светильника, лм/Вт

17—57

41

64

57

Так, средний начальный световой поток светодиодных ламп T8, как показали испытания, составляет лишь около трети того же показателя для люминесцентных ламп Т8. Начальная световая отдача системы из двух ламп, светового потока двухламповых светильников, световая отдача и индекс цветопередачи светодиодных ламп T8 были существенно ниже, чем для люминесцентных ламп T8. В то же время средняя эффективность светильника была несколько выше для светодиодных ламп, поскольку светодиоды излучают направленно и световые потери внутри светильника меньше. Однако этого явно недостаточно для компенсации значительно меньшего светового потока.

Итак, какого же уровня характеристик потребитель вправе ожидать от светодиодных ламп T8 с учетом достигнутых на сегодняшний день возможностей люминесцентных ламп Т8?

Первое и важнейшее требование относится к уровню световой отдачи светодиодных ламп. Рекомендованные Министерством энергетики США уровни световой отдачи9 приведены в таблице 4 при условии достижения начального светового потока 2700 лм на одну лампу. Эта величина начального светового потока рассчитывалась10 на основе величин светового потока люминесцентных ламп T8 с учетом балласт-фактора и срока службы и большей (по сравнению с люминесцентными лампами) эффективности светильников со светодиодными лампами.

Таблица 4. Минимальная световая отдача светодиодных ламп T8, требуемая для достижения светового потока, равного потоку ламп Т8

Мощность светодиодных ламп T8, Вт

Световая отдача при начальном световом потоке 2700 лм, лм/Вт

20

135

19

142

18

150

17

159

16

169

15

180

Средняя световая отдача для светодиодных ламп T8, проверенных по программе CALiPER, на сегодняшний день составляет 44 лм/Вт (высшая измеренная световая отдача составляет около 70 лм/Вт). При такой средней световой отдаче для достижения того же светового потока, как и при использовании люминесцентных ламп T8, потребляемая мощность составит 38 Вт, что, очевидно, существенно увеличивает потребление электроэнергии.

Таким образом, по заключению Министерства энергетики США, для обеспечения, как минимум, эквивалентного с люминесцентными лампами T8 светового потока и возможности экономить электроэнергию светодиодные лампы Т8 должны повысить световую отдачу в два-три раза.

Далее, светодиодные лампы являются слишком новым продуктом, чтобы были доступны достоверные долгосрочные показатели по сроку службы. Поэтому Министерство энергетики США рекомендует просить у производителя данные на 6 тыс. ч работы именно лампы (а не только данные по светодиодным излучателям). Так, на срок в 6 тыс. ч работы световой поток, согласно рекомендации Министерства энергетики, должен быть не менее 94,1% от первоначального значения.

Что касается распределения светового излучения, то оно различается для разных светодиодных ламп. Для оценки различий в интенсивности света по сравнению с люминесцентными лампами пользователям настоятельно рекомендуется запрашивать у производителя КСС (кривая силы света) для приобретаемых ламп. По возможности следует запрашивать и КСС для светильников со светодиодными лампами. (Они также могут быть различного типа, например, с линзами или параболическими отражателями и т.д.).

Цветовая температура светодиодных ламп Т8 определяется согласно стандартной процедуре, описанной в документе ANSI_NEMA_ANSLG C78.377-2008. Она должна соответствовать параметрам, заданным в таблице 5, где даны её номинальные величины11 и допуски.

Таблица 5. Цветовая температура, К

Номинал. знач.

Среднее знач.

Допуск

2700

2725

± 145

3000

3045

± 175

3500

3465

± 245

4000

3985

± 275

4500

4503

± 243

5000

5028

± 283

5700

5665

± 355

6500

6530

± 510

Наконец, индекс цветопередачи Ra светодиодных ламп должен быть не менее 80, что соответствует (по индексу Ra) 800-й серии люминесцентных ламп Т8.

Гарантийный срок работы ламп должен быть не менее трех лет, а по требованиям электробезопасности они должны отвечать требованиям стандарта ANSI/UL 8750.

Заключение

Итак, на сегодняшний день доступны модели ламп Т8 с широким спектром рабочих характеристик. В принципе, чтобы помочь потребителям и проектировщикам осветительных систем, модели T8 можно условно разделить на такие оценочные категории как «хорошие», «лучшие», и «наилучшие». Основой для такого деления являются стоимость и эффективность ламп. Один из способов деления моделей T8 на указанные категории — это поиск очевидных «разрывов» в номинальных характеристиках или поиск взаимосвязей, где хорошие показатели в одной категории связаны с хорошими показателями в других категориях.

Исходя из этого, NLPIP полагает, что лампы, разделяемые по индексам цветопередачи и попадающие в диапазоны RE70 и RE80, можно отнести к категориям «хорошие» и «лучшие», соответственно. В целом, модели RE70 обладают хорошими показателями в отношении светового потока, световой отдачи, срока службы и имеют самую низкую стоимость среди моделей ламп Т8. В то же время модели RE80 могут быть отнесены в категорию «лучшие», поскольку они обеспечивают более высокий световой поток и световую отдачу (см. первую часть обзора, разделы «Световой поток ламп Т8» и «Световая отдача ламп Т8»).

Скажем, используя ЭПРА с низким балласт-фактором, лампы RE80 могут обеспечить скромную экономию энергии. Начальная стоимость моделей RE80 незначительно выше, чем моделей RE70, а потребляемые ими мощности отличаются несущественно.

Четкое разделение моделей RE80 с улучшенными характеристиками на категории «лучшие» и «наилучшие» провести затруднительно. Некоторые из моделей ламп RE80 с высоким световым потоком могут обеспечить несколько более высокую световую отдачу, однако многие из них вместе с тем потребляют и большую мощность. Более же высокая электрическая мощность ламп приведет к более высоким потерям энергии на подводящих проводах.

Таким образом, чтобы воспользоваться имеющимися небольшими различиями в эффективности рассматриваемых ламп, необходимо уменьшать уровень освещенности или применять ЭПРА с низким балласт-фактором.

Для моделей с большим сроком службы еще раз отметим неопределенность в его величине, наибольшей среди всех остальных технических характеристик. Поэтому существует риск, что эти лампы не будут работать так долго, как ожидалось. Это особенно важно, учитывая, что начальная стоимость таких ламп может быть довольно высока.

Что же касается светодиодных ламп Т8, то, согласно исследованиям в рамках программы CALiPER Министерства энергетики США, их характеристики пока значительно отстают от аналогичных показателей люминесцентных ламп. Скажем, для обеспечения, как минимум, эквивалентного с люминесцентными лампами T8 светового потока и обеспечения возможности экономии потребляемой электроэнергии, они, прежде всего, должны иметь в 2—3 раза более высокую светоотдачу.

 

 

Высокоэффективные люминесцентные лампы T8 ( Часть1 )



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты