Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 19 июня
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Самосогласованная модель люминесцентной лампы. Часть 1. Моделирование электрических характеристик ламп и комплекта «лампа — ПРА»

Люминесцентные лампы (ЛЛ) в настоящее время весьма широко используются для промышленного и бытового освещения, поскольку они имеют высокую световую отдачу и самый большой срок службы среди источников освещения. Ртутно-газовый разряд является наиболее перспективным источником жесткого ультрафиолетового излучения, широко используемого в здравоохранении, биосинтезе, системах для водной дезинтоксикации и регенерации промышленных отходов, при катализе в ряде технологических процессов. Широкое использование ЛЛ, естественно, обусловливает весьма значительный интерес исследователей к моделированию ртутно-газового разряда.

Эстетическое восприятие OLED-освещения

Освещение на основе органических светодиодов (OLED) — это освещение будущего, предоставляющее огромное разнообразие возможностей. Форма, размер, цвет освещения, дизайн светильника — все эти параметры можно варьировать и подбирать по вкусу. Статья является авторизованным переводом[1].

Перспективы органических светодиодов в системах освещения

В настоящий момент на мировом рынке светотехники и средств отображения информации активно развивается направление твердотельных источников света (Solid State Light, SSL), которые благодаря ряду преимуществ уверенно вытесняют традиционные источники света, достигшие своих предельных параметров уже за столетнюю историю развития.

 

20 августа

Лампы Т8: светодиодные против люминесцентных

Первые светодиодные лампы, которыми замещали люминесцентные 120-сантиметровые трубки Т8, не были эффективными и не давали достаточно света. Однако технологии не стоят на месте, и качество светодиодов заметно улучшилось.



К

азалось бы, что может быть проще? Заменить привычные прямые люминесцентные лампы на светодиодные (SSL), сэкономив не только деньги, но и электроэнергию. Светодиоды давно зарекомендовали себя как энергосберегающие источники света с длительным сроком службы. К сожалению, первые светодиодные лампы Т8, пришедшие на замену люминесцентным, не давали достаточно света. Кроме того, в большинстве случаев приходится удалять балласт, что представляет собой известные сложности. Действительно, установка светодиодных ламп T8 кропотлива, однако с развитием светодиодной техники эта проблема будет решена. Испускаемый светодиодами свет станет более ярким, а оптические системы и схемы запуска — оптимальными.

Отрицательные отзывы касательно светодиодных трубок T8 появляются регулярно. Так, недавно департамент США по энергетике (DOE — department of energy) провел очередную серию испытаний CALiPER (commercially available LED product evaluation and reporting), которые показали, что светодиодные трубки обладают гораздо более худшими характеристиками, чем люминесцентные.

В своем докладе на выставке Lightfair 2010 руководитель программы по освещению DOE Джим Бродрик (Jim Brodrick) отметил следующее: «Нам нужно испытать еще один образец, который будет работать очень хорошо. [По сравнению с люминесцентными лампами] — в два раза меньше света и вдвое худшая эффективность».

Бродрик еженедельно публикует элетронные письма Postings (www.ssl.energy.gov/postings.html). Выпуски 16 марта и 16 апреля как раз посвящены переходу на светодиодные лампы Т8. Кроме этого, DOE провел 18 марта веб-трансляцию на данную тему. С записью можно ознакомиться в интернете (www.ssl.energy.gov/interior-office_webinar.html).

Огромные возможности ламп T8

В своих публикациях Бродрик замечает, что вопрос относительно ламп Т8 интересует широкий круг людей, поскольку «только в одной нашей стране их установлено несколько десятков миллионов». Такая распространенность означает, что более эффективные светодиодные лампы позволят сохранить значительное количество энергии. Кроме того, установленные корпуса для светодиодных ламп на руку предпринимателям, которые всегда стремятся снизить затраты.

Очевидно, именно перспективность перехода на светодиодные лампы Т8 заставила некоторых производителей указывать завышенные характеристики своих моделей. В мартовском выпуске Postings Бродрик высказал следующее: «Характеристики большинства прямых светодиодных ламп Т8, которые проходили испытания в девятой серии CALiPER, не соответствовали указанным. В некоторых случаях производители завышали световой выход лампы вдвое». К сожалению, такое положение дел приведет только к потере доверия потребителей, даже если в ближайшем будущем появятся действительно качественные и эффективные лампы.

Отчеты по испытаниям CALiPER находятся в свободном доступе. Недавно департамент США по энергетике выпустил сводный документ с результатами всех последних испытаний и комментариями к ним (www.ssl.energy.gov/factsheets.html).

Рассмотрим рисунок 1. На графике видно, что уровень светового выхода 12 протестированных светодиодных трубок сильно отстает от типичных значений для люминесцентных ламп. Это еще раз подтверждает сказанное Бродриком.

В документе [2] сравнивается световой выход и эффективность как самих светодиодных и люминесцентных трубок, так и установленных в корпус. Келли Гордон, руководитель программ департамента США по энергетике, описал метод, с помощью которого в национальной лаборатории на северо-западе США определялся световой выход трубок, не установленных в корпус: «Они помещаются в фотометрический шар с гониофотометром. Гониофотометр двигается вокруг трубки и измеряет интенсивность света под различными углами». Испытания проводились в соответствии со стандартом LM-79.

При определении характеристик установленных в корпус трубок измерения производились для пары ламп в одном светильнике. Усредненный световой выход для светодиодных трубок составил 1563 лм, а для люминесцентных — 4064 лм. Единственный параметр, по которому светодиодные лампы превосходят люминесцентные — это КПД светильника. Он был вычислен на основании измерений светового выхода «голой» трубки и установленной в корпус. КПД светодиодной лампы составил 83%, а люминесцентной — 66%. Направленность светового потока — это несомненное преимущество светодиодных ламп. Тем не менее, Бродрик считает, что «этого не достаточно, чтобы компенсировать их слабый световой выход».

Более яркие люминесцентные лампы создают серьезную конкуренцию светодиодным, особенно в экономическом плане. Светодиодные трубки, проходившие испытания, стоят от 50 до 150 долл., в то время как цена люминесцентных аналогов составляет около 3 долл. Светодиодные лампы потребляют вдвое меньше энергии, около 20 Вт. Однако если сравнивать по эффективности, то значительного выигрыша нет. Некоторые производители светодиодных ламп утверждают, что трубки способны прослужить 50 тыс. часов, а срок службы люминесцентных ламп составляет 24—36 тыс. часов.

Рис. 1. Световой выход протестированных светодиодных ламп

 

Модификация корпуса

С переходом на светодиодную технологию связаны и другие проблемы. Дело в том, что светодиодные лампы не абсолютно совместимы с люминесцентными, как например, КФЛ и лампы накаливания — они вставляются в один и тот же патрон. Все протестированные светодиодные трубки подключаются к сети напрямую, поэтому из корпуса для люминесцентных ламп необходимо удалить балласт.

Процесс подключения сложен по двум причинам. Во-первых, он требует затрат, поскольку перемонтаж проводов должен производиться специалистом. Во-вторых, модифицированный корпус в общем случае не соответствует требованиям безопасности.

На выставке Lightfair велись жаркие дебаты по вопросу безопасности модифицированных светильников. Некоторые производители предлагают наклеивать стикеры на модифицированные корпуса, указывающие на то, что корпус был модифицирован и непригоден для люминесцентных ламп.

После выставки Джон Дрендженберг, директор отдела безопасности бытовой электроники в лаборатории по технике безопасности (UL — Underwriters Laboratories), дал следующую оценку: «Когда вы модифицируете какое-либо устройство, оно уже не отвечает требованиям по безопасности». Далее, однако, Дрендженберг уточняет, что «мы не запрещаем модифицировать устройства и есть ряд ламп, которые после некоторых переделок становятся совместимыми с существующими светильниками».

Часть производителей светодиодных трубок Т8 получили сертификат безопасности на сами трубки, однако для полного соответствия стандарту этого недостаточно. Необходимо предоставить подробную инструкцию по процедуре модификации корпуса, в которой «будет сказано, что и как делать и чего делать не следует».

Дрендженберг приветствует использование стикеров, в то время как организация UL не считает их обязательными. Вот что говорит Дрендженберг по этому поводу: «Здесь есть некоторое допущение: человек, меняющий светодиодную лампу, открыв плафон, обязательно должен заметить, что внутри не установлена стандартная люминесцентная колба».

На самом деле подключение сетевой линии к контактам трубки не опаснее подключения к ним балласта. Выходное напряжение современных электрических балластов имеет диапазон 600 В.

Аналогичные разногласия относительно модификации корпусов появятся и в других странах. Так, уже пошли слухи, что модифицированные светильники будут запрещены в Европе. Энди Девис, главный менеджер по продукции GE Lighting в Великобритании отметил: «Проблемы перехода на светодиодные лампы Т8, в т.ч. вопрос безопасности, много обсуждались в различных комитетах. Однако в настоящее время нельзя сказать, будут ли эти лампы запрещены. Думаю, что, скорее всего, будет установлен ряд критериев, определяющих минимальные требования по характеристикам и безопасности. Это позволит избавиться от неэффективных и потенциально небезопасных ламп».

Девис также заметил, что сомнения в Европе возникли не только из-за безопасности. «Получается ироничная ситуация, когда от люминесцентных ламп на основе фосфата отказались из-за низкого индекса цветопередачи и низкой эффективности (по сравнению с лампами на основе три-фосфора), в то время как светодиодные, имеющие не лучшие характеристики, остаются разрешенными».

Светодиодные лампы с балластом

Мы рассмотрели проблемы, возникающие при подключении светодиодных трубок напрямую к сети. Однако существуют лампы, для которых не требуется модификация корпуса. Джон Пепенир, менеджер по маркетингу в компании LEDtronics, замечает, что «светодиоды, подключающиеся через балластную схему, имеют заметно более низкий КПД по энергии, поскольку сам балласт потребляет достаточно много».

Лампы производства Ilumisys — единственные среди протестированных подключаются через балласт. Компания предлагает модель MK1, работающую через балласт, и МК2,работающую без него. Вице-президент по технологиям Джек Айвей согласился, что при прочих равных условиях лампа, подключенная через балласт, характеризуется меньшей эффективностью, чем подключенная к сети напрямую. По оценке Айвея, с некоторыми балластными схемами разница будет едва ощутима, а в худшем случае КПД лампы снизится на 20% из-за балласта.

Президент компании Ilumisys Дейв Саймон все еще видит потенциал у балластных устройств: «Мы наблюдаем, что люди используют лампы МК1, чтобы оценить качество светодиодных ламп». По мнению Саймона, организациям, рассматривающим возможность модификации корпуса, следует сначала попробовать лампы МК1, даже если впоследствии они все-таки решат удалить балласт.

Саймон верит в переход на светодиодные лампы Т8. Компания Ilumisys поставляет продукцию для ряда опытных установок. В некоторых случаях, когда стоимость энергии высока, переход на светодиодные лампы окупается уже через три-четыре года. Саймон уверен, что светодиодная техника будет развиваться, «мы готовы поспорить, что светодиодные лампы слишком рано вошли в игру, со временем они станут более качественными». Он заметил, что когда эффективность светодиодов достигнет 140 лм/Вт, светодиодные лампы превзойдут люминесцентные.

Есть еще один, вероятно, самый удачный с технической точки зрения, вариант подключения светодиодных ламп Т8. Источник питания размещается не внутри светодиодной лампы, а отдельно, в виде специального AC/DС преобразователя, который используется вместо балласта. Идея данного подхода заключается в том, что если модифицировать корпус требуется в любом случае, то проще всего сделать это с помощью преобразователя.

Данный подход был продемонстрирован на выставке Lightfair. Компания MaxLite представила лампу F32 мощностью 23 Вт, эффективностью 71 лм/Вт и заявленным сроком службы 50 тыс. часов. Среди испытанных департаментом DOE моделей эта имеет лучшую эффективность, если, конечно, предположить, что заявленные производителем характеристики соответствуют действительности.

В F32 имеется диффузор, распределяющий световой поток на 360°, благодаря чему лампа светит почти как люминесцентная. С другой стороны, это качество можно расценивать как недостаток, поскольку именно направленность излучения обычно считается преимуществом светодиодов.

В одной из недавних публикаций было отмечено, что распределение света испытанных светодиодных ламп Т8 не совпадает с распределением света люминесцентных. Отчасти это обусловлено наличием параболического отражателя в корпусе. Многие производители не используют такие рефлекторы.

Вторая светодиодная лампа с внешней схемой запуска — LEDRetro8 компании Global Marketing Lighting. Опубликованные характеристики этой лампы также являются одними из лучших среди всех протестированных моделей.

Кристофер Бойхен, президент и генеральный директор Global Marketing Lighting, поручил провести анализ работы ламп LEDRetro8 в одном из жилых домов в парке Asbury (Нью-Джерси). В коридоре люминесцентные лампы были заменены на LEDRetro8 со схемой запуска. зПо замерам, производимым компанией SDM Metro, заведующей электрической распределительной сетью, светодиодные лампы позволяют сэкономить 79% энергии.

Лампы LEDRetro8 имеют алюминиевое основание, на котором расположены светодиоды и алюминиевый полуцилиндр, образующий заднюю половину трубки. Оба служат для охлаждения лампы. Трубки работали все время проведения выставки и оставались холодными на ощупь. Бойхен уверен, что внешняя схема запуска — это лучшее решение, поскольку «со внутренним балластом лампа никогда не проработает 50 тыс. часов».

Табл. 1. Результаты испытаний

Параметр

Светодиодные лампы Т8

Люминесцентные лампы Т8

Диапазон (для 12 протестированных ламп)

Среднее

Данные производителя (75 ламп)

CALiPER (протестировано 2 лампы в корпусах)

Световой выход лампы, лм

345—1579

1111

2778

3091

Эффективность пары ламп, лм/ВТ

19—76

50

87

Световой выход пары ламп в корпусе, лм

597—2038

1563

3577

4064

Индекс цветопередачи

63—76

71

75—80

82

КПД корпуса, %

74—86

83

74

66

Эффективность светильника, лм/Вт

17—57

41

64

57

Табл. 2. Требуемые характеристики светодиодных прямых трубок

Параметр

Значение

Мин. световой выход

2700 лм

Мин. срок службы L70

35000 часов

Коррелированная цветовая

температура

Номинальное значение, К

Допустимое отклонение, К

2700

2725 ± 145

3000

3045 ± 175

3500

3465 ± 245

4000

3985 ± 275

4500

4503 ± 243

5000

5028 ± 283

5700

5665 ± 355

6500

6530 ± 510

Мин. индекс цветопередачи

80

Литература

1. Maury Wright. «LED-based T8 replacement tubes struggle as fluorescent retrofits» //LEDs Magazine, май-июнь 2010.

2. «LED Performance Specification Series: LED T8 Replacement Lamps» // US Department of energy.



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

Автор: Маури Райт (Maury Wright), главный технический редактор LEDs Magazine



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