Варфоломеев Л.П. Светотехника. Краткое справочное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

71Ãëàâà 4. ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ ÑÂÅÒÀ

области применения шаровых сеноновых ламп — инопроецион-

ныеаппараты иино-;телесъемочноеосвещение.Однаовпосле-

дниеодывиносъемочныхпрожеторахчащеприменяютметаллоа-

лоенныелампы,имеющиевнесольоразбольшюсветовюотдач.

Шаровыесеноновыелампыработаюттольонапостоянномтое

и,аправило,тольоводномрабочемположении(вертиально,ано-

дом вверх). Для поджиа шаровых сеноновых ламп, в том числе

иавтомобильных,требетсянапряжениевдесятииловольт.

4.4. Ñâåòîäèîäû

Элетричесиеисточниисветапоявилисьболее130летназад,

изавсеэтиодылюдииспользовалидватипаисточниовсвета—

тепловыеиазоразрядные.И тольо всамомонце20-о веа по-

явилсятретийтипэлетричесихисточниовсвета—полпроводни-

овыеисточниисветаилисветоизлчающиедиоды(светодиоды).

Всветодиодахиспользетсяпринципенерациисветаприпро-

хождении элетричесоо тоа через раниц полпроводниовоо

ипроводящеоматериалов.Прохождениеэлетричесоотоамож-

нопредставитьапотоэлетроноввопределенномнаправлении,

движщийсяподдействиемнапряжениямеждонцамипроводниа.

Проводящиематериалыилипроводнииможносравнитьсаналом,

по отором течет пото воды, а полпроводнии — с пороом на

птипотоа.Воднсторон(«сверхвниз»)потобезпроблемпре-

одолеваетпоро,приэтомдажевыделяяаое-тооличествоэнер-

ии.Ночтобызаставитьэтотпотопреодолетьпоровобратнюсто-

рон,надозатратитьаое-тосилие,необходимоедляподъемапо-

тоанавысотпороа.

Вполпроводниахэлетричесийтоводнсторон(впрово-

дящемнаправлении)течетприприложениидаженебольшоонапря-

жения(абылонаваналесводой),свободнопреодолеваяпо-

ро.Впотоеводыэнерия,выделяющаясяприпреодолениипороа,

можетвращатьтрбины,мельничныеолесаит.п.—всезависитот

высотыпороаиоличествапротеающейводы.Точнотажеэлет-

роныприпреодолении«энеретичесоопороа»выделяютопреде-

ленню энерию. Обычно эта энерия выделяется в виде тепла, но

приопределенныхсловияхможетпревращатьсяивсвет.

Фатсвечениянеоторыхполпроводниовыхматериалов(вер-

нее,раницымеждпроводниомиполпроводниом)припрохож-

денииэлетричесоотоабылзамеченченымиоченьдавно(в1920

одрссиминженеромА.Ф.Лосевым).Однаоэтосвечениебыло

очень слабым, и пратичесоо применения этот эффет доло не

находил.Вначале60-ходовпоявилисьпервыеприборы,использ-

ющиеэтотэффет—индиаторныеэлементысослабымрасным,

ачерезнесольолетизеленымсвечением.Приборыполчилина-

званиесветодиодов.Вачествеполпроводниовооматериалавних

использовалисьарсенидыалюминия, индия исмеси этих веществ.

Световаяотдачасветодиодоввтеодысоставляланеболее0,1лм/Вт

(в100разменьше,чемлампнааливания),срослжбыизмерялся

сотнямичасови,естественно,онидаженерассматривалисьаис-

точниисветавобщепринятомпонимании.

Положение оренным образом начало меняться в онце 80-х

одовблаодаряработамЖ.И.Алфероваидрихченых,одабыли

созданы принципиально новые полпроводниовые материалы, по-

зволившиесразнанесольопорядоввеличитьмощность,ярость,

световю отдач и сро слжбы светодиодов. В новых материалах

использютсясоединенияиндия,аллия,алюминиявразличныхсо-

четаниях.Светодиодынаосновеэтихматериаловдавалижедовольно

ярийсветрасноо,зеленоо,желтооиоранжевооцветов.В1996

одяпонсимспециалистамизомпанииNichiaпоследвадцатилет-

нихпоисовдалосьсоздатьпервыесветодиодыссинимцветомиз-

лчения.Синийсветспомощьюлюминофоровсталипревращатьв

желтый,дающийвомбинацииссинимбелыйсветразличныхоттен-

ов,ис1997-98.вразныхстранаходновременносталипоявляться

первые осветительные приборы, в оторых светодиоды выполняли

фнциинеиндиаторныхэлементов,аименноисточниовсвета.

Сеоднясветодиоды(иностранноеобозначение—LED,Lighting

Emitted Diode) — наиболее развивающееся направление в области

источниовсвета.Сейчассозданысветодиодыпратичесивсехцве-

товради—отрасноодофиолетовоо,атажедиоды,излчаю-

щиевинфрараснойобласти.Кпроизводствсветодиодовприст-

пили мировые лидеры в области источниов света Osram и Philips

идесятиболеемелихфирмвовсехразвитыхстранах.

Внастоящеевремядостинтыследющиепараметрысветоди-

одов массовоо производства: световая отдача

белыхдо25лм/Вт(выше,чемлампнааливания

общео назначения и большинства алоенных

ламп),расныхизеленых—более30лм/Вт;сро

слжбы—50000часов.Налабораторныхобразцах

белых светодиодов достинта световая отдача

125лм/Вт.ФирмаHewlettPackardсообщалаосро-

еслжбысветодиодов1миллиончасовили120

летнепрерывнойработы!Несомненно,чтосвето-

диоды в ближайшие десятилетия смот вытес-

нитьсрынаитепловые,иразрядныеисточнии

света.Типичноестройствосветодиодапоазанонарис.37.

Ðèñ. 37. Óñòðîéñòâî

ñâåòîäèîäà

73Ãëàâà 4. ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ ÑÂÅÒÀ

Основ светодиодов составляет полпроводниовый ристалл

1,расположенныйнапроводящейподложе2.Кристаллиподлож-

еподводитсяэлетричесоенапряжениечерезвводы3и4.Крис-

таллорженотражателем5,направляющимсветводнсторон.От

внешнихвоздействийристаллзащищенорпсом6изпрозрачной

эпосидной смолы или полиарбоната. Верхняя часть орпса, а

правило,делается в виде пола с определенной ривизной, и ис-

полняетрольлинзы,формирющейсветовойпчо.Инодавместо

поладелаются«линзыФренеля»,тоестьнаборыонцентричесих

миролинзнаобщемплосомосновании.

Внтреннийотражательиорпс-линзаформирютсветовойпо-

то,излчаемыйристаллом,надлежащимобразом,поэтомвсве-

тильниахсосветодиодаминетребетсяпримененияаой-либодо-

полнительной оптичесой системы, а при «обычных» источниах

света.

Дляпитаниясветодиодовнженпостоянныйтонизоонапря-

жения,величинаотороозависитотцветностиизлчения:расных

светодиодовэто1,9 – 2,1В,зеленых2,5 – 3В,синихибелых—

ооло4-хВ.

Основнюмассвыпсаемыхвнастоящеевремясветодиодов

составляютсветодиодысполообразныморпсомдиаметром5мм.

Ихноминальныйрабочийто—20мА .Неоторыефирмыпроизводят

светодиодыдиаметром10ммсрабочимтоом40мА.Наибольшая

мощностьотдельноосветодиодасеодня—5Вт.

Кромебольшоосроаслжбы,светодиодыимеютмноодр-

их достоинств: высою надежность; очень высою стойчивость

 внешним воздействющим фаторам (оржающей температре,

влажности,механичесимнарзам);малыеабариты;высоийо-

эффициентиспользованиясветовоопотоа;леюправляемость;

полнюэолоичесюбезопасностьиз-заотстствиярттиистела;

безопасностьобслживающеоперсонала.Широаяцветоваяамма

иразнообразиеловизлчения(от3

,тоестьоченьзоосветово-

опча,до180

,тоестьравномерноосвечениявполсфере)спо-

собствютиспользованиюсветодиодоввразличныхсветовыхприбо-

рах.

Внастоящеевремясветодиодыиспользются,преждевсе-

о,в светосинальныхприборах—автодорожныхижелезнодорож-

ныхсветофорах,информационныхтабло,азателяхит.п.Впосле-

дниеодымноиефирмывРоссииизарбежомначалиделатьна-

стольныеипереносныесветильниисбелымисветодиодами,ата-

жеприменятьсветодиодываварийныхсветильниах.

ВМосвепочтивсеперерестивпределахСадовооольца,

атажеЛенинрадсийпроспет,проспетМира,Третьетранспорт-

ноеольцо,МКАДидриемаистралиоснащенысветофорамиидо-

рожнымиазателямисиспользованиемсветодиодов.НаПшинс-

ойплощади,остиницы«Россия»ивнеоторыхдрихместахс-

тановленыбольшие(примерно10х5метров)светодиодныерелам-

но-информационныещиты, изображение наоторыххорошо видно

дажевсолнечныедни.

ВРоссиинесольофирм(Корвет-Лайтс,ОПТЭЛ,Светлана-Оп-

тоэлетрониа,Протон)делаютсветодиоды,поачествнестпаю-

щие зарбежным, а часто и превосходящие их. Например, Корвет-

Лайтс первым в мире начал делать «полноцветные» светодиоды, в

оторыхрасные,зеленыеисиниеристаллыобъединеныводном

орпсе,чтопозволяетполчатьпратичесинеораниченноеоли-

чествоцветовыхоттеновизлченияодноосветодиода.Этажефир-

ма первой в мире стала производить светодиоды в шестиранных

орпсах,допсающихсплошноймонтажисозданиебольшихрав-

номерносветящихсяповерхностей,атажесветодиодысплосими

линзамиФренеля.Вначно-производственномцентреОПТЭЛизо-

тавливаютсямощныесветодиодыи светодиодные сбори (модли)

разныхцветов,атажеинфрарасныедиоды.

Недостатамисветодиодовявляются:малаяединичнаямощ-

ность,приводящаянеобходимостииспользованиябольшооихо-

личествадлясозданиянеобходимыхровнейосвещенности;низое

напряжениепитания, требющее влючения светодиодовтольосо

специальнымипонижающимитрансформаторамиивыпрямителями;

довольновысоаяцена,особеннобелыхисиних.Несомненно,чтосо

временемвсеэтинедостатибдтстранены.

5. ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ ÂÊËÞ×ÅÍÈß

È ÓÏÐÀÂËÅÍÈß

Длявлючениялюбоотипаазоразрядныхлампнеобходима

специальная аппаратра, обеспечивающая зажиание разряда и

стабилизациютоа.Сейчасвыпсаетсядовольношироийассор-

тиментомпатныхлюминесцентныхламп,воторыхаппаратра

влюченияобъединена(«интерирована»)слампойвобщюон-

стрцию,поэтомприменениеотдельныхаппаратовнетребет-

ся.Во всехостальных слчаяхнжны отдельные балластные со-

противления,стабилизирющиеторазряда,истройствадляза-

жианияразряда.

Вачествебалластныхсопротивленийвседаиспользютсядрос-

сели — атши, намотанные медным или алюминиевым изолиро-

ваннымпроводомнасердечние,собранномизлаированныхплас-

тинилилентыизспециальныхсортовэлетротехничесойстали.Ин-

дтивность дросселей рассчитывается та, чтобы смма напряже-

нийнадросселеилампе(счетомразностифаз)равняласьнапря-

жениюпитающейсети.

Индтивностьдросселяопределяетсячисломвитовватш-

е, типом применяемой стали для сердечниа и величиной зазора

всердечние.Каправило,пластиныдлясердечниаделаютсяввиде

бвыШиперемычинаднейилиполовинобвыО.Катшинама-

тываютсяналитойилиштампованныйарасиздостаточнотепло-

стойойпластмассы.Наборыпластинвставляютсявотверстиеар-

асасдвхсторон,амежднимипроладойизэлетротехничесо-

оартонасоздаетсязазорстрооопределеннойвеличины.Припро-

теаниипоатшепеременнооэлетричесоотоасердечнипе-

реманичиваетсясчастотойтоа.Наэторасходетсяопределенная

энерия,отораятемменьше,чемтоньшепластинысердечниа.Имен-

нопоэтомсердечниинеделаютсяизцельныхсовстали,чтобыло

быпрощеидешевле,анабираютсяизотдельныхпластинилиленты.

Зазормеждполовинамисердечнианеобходимдлятоо,чтобыис-

лючитьманитноенасыщениесердечниа,приводящееменьше-

ниюиндтивностидросселяи,аследствие,росттоачерезлам-

п.Кромепотерьнапереманичивание,вдросселяхнеизбежныпо-

теривпроводахатши,таалюбойпроводимеетаое-тосо-

противлениеэлетричесомто.

Диаметрпровода,оторымнаматываетсяатшадросселя,вы-

бираетсянаоснованииомпромиссамежддвмяпротиворечивыми

требованиями:чембольшедиаметр,темменьшепотеримощности

ватше,нотембольшерасходдорооймеди,тоестьтемдорожеи

тяжелее дроссель. На пратие диаметр провода выбирают таим,

чтобынаревдросселяприработенепревышалзаданнойвеличины.

Надросселяхставитсяонтрольнаяточа«С»,авчислепараметров

дросселей азывается температра в этой точе, например,

= 130

C.Этоозначает,чтопринормальнойработесветильниа

с таим дросселем температра на нем не бдет выше азанной

(внашемпримере130

С).

Потеримощностивдросселяхсоставляютот10до50%отмощ-

ностилампы(чембольшемощностьламп,темменьшедоляпотерь).

Зарбежомдросселидлялюминесцентныхламппоровнюпотерь

делятся на три ласса: ласс D — «нормальные потери» (для ламп

мощностью18Вт—до30%,36Вт—25%,58Вт—20%);лассС—

«пониженныепотери»(соответственно25,20и15%);лассВ—«особо

низиепотери»(20,15и12%).Сцельюэономииэлетроэнериии

защитыоржающейсредырешениемМежднароднойэономичес-

ой омиссии Европейсоо Союза с деабря 2001 ода производ-

стводросселейлассаDдолжнобылопрератитьсявовсехстранах

ЕвропейсооСоюза,асонца2005одадолжнобытьпреращено

производстводросселейилассаС.ВГОСТ19680нетделениядрос-

селейналассыпоровнюпотерьмощности.Опытпоазывает,что

всероссийсиедросселиотносятсялассD.Ислючениесостав-

ляетлишьпродцияновоопредприятияПРАТОв.СериевПосад

Мосовсойобласти,поровнюпотерьмощностисоответствющая

европейсомлассС.

Переманичиваниедросселейприпротеаниичерезнихпере-

менноотоаприводитещеодномнеприятномявлению—их«-

дению».ВсоответствиисГОСТ19680поровнюсоздаваемоошма

дросселидлялюминесцентныхлампделятсяна4ласса:Н—нор-

мальный,П —пониженный, С— оченьнизий, А— особонизий.

Втаблице14приведеныпараметрыдросселейдлялюминесцентных

ламппроизводствафирмыHelvar(Финляндия).

Таблица14

Параметрыдросселейдлялюминесцентныхламп

77Ãëàâà 5. ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ ÂÊËÞ×ÅÍÈß È ÓÏÐÀÂËÅÍÈß

Крпнейшимипроизводителямидросселейдлялю-

минесцентныхлампвЕвропеявляютсяфирмыVossloh

Schwabe(Германия),Helvar(Финляндия),Tridonic.Atco

(Австрия).

Для влючения люминесцентных ламп, роме

дросселей,нжныстартеры.Стартерывовсехстра-

нах выпсаются в одном онстртивном исполне-

нии—ввидецилиндра с двмя онтатами надне

(рис. 38). Стартеры выпсаются на два номиналь-

ныхнапряжениясети:110 – 130Ви220 – 230В.Параметрыиа-

чество стартеров импортноо производства мало отличаются от

российсихпоазателей.

В80-еодырядзарбежныхфирмначалпроизводствоэлет-

ронных стартеров, в оторых вместо миниатюрной азоразрядной

лампысбиметалличесимиэлетродамибыластановленаэлетрон-

наясхема,обеспечивающаявомбинациисобычнымдросселемпро-

ревэлетродовиподачналампвысоовольтнооподжиающео

импльса. Констртивное исполнение таих стартеров и схемы их

влючениянеотличалисьоттрадиционных.Особыхпреимществ

элетронныестартерынеимеют,аценаихзначительновыше.В

связисмассовымпроизводствомэлетронныхаппаратоввлюче-

ниялюминесцентныхлампэлетронныестартерысейчаснепро-

изводятся.

Дроссельныесхемывлючениялюминесцентныхлампсозда-

ютсдвифазмеждтооминапряжением,чтоприводитвели-

чениютоовойнарзипроводов,трансформаторныхподстанций,

вылючателей.Дляменьшенияласдвиафазиспользютсясхе-

мыомпенсации(рис.25).Вподавляющембольшинствеслчаев

использетсясхемапараллельнойомпенсации(рис.25,а).Емость

омпенсирющео онденсатора определяется мощностью ламп

(таблица15).

Таблица15

ЕмостиомпенсирющихонденсатороввмФ

Ка было поазано в разделе 4.3.1., мноие недостати дрос-

сельныхсхемвлючениялюминесцентныхлампстраняютсяприис-

пользованииэлетронныхаппаратов.Внастоящеевремявмирееже-

однопроизводятсядесятимиллионовтаихаппаратов,причемиме-

етсяявнаятенденциявеличениюобъемовихпроизводства.ВШве-

Ðèñ. 38.

Ñòàðòåð

циии Австрии доля светильниов сэлетронными аппаратами же

превышает50%.Обособенностяхработыэлетронныхаппаратови

ихдостоинствахбылорассазановыше.

КрпнейшимипроизводителямиэлетронныхаппаратоввЕвро-

пеявляютсяPhilips,Osram,Tridonic.Atco,VosslohSchwabe,Helvar.

Параметрыаппаратовразныхфирммалоотличаютсядротдра.

ОсобоследетвыделитьаппаратыQuiktronic-MultiwattфирмыOsram

иPCPROT5LPфирмыTridonic.Atco,способныеработатьслампами

неодноо,анесольихноминаловмощности.

Пратичесивсеназванныефирмыпроизводятиаппараты,обес-

печивающие релирование световоо потоа ламп, то есть элет-

ронныепсорелирющиеаппараты(ЭПРА)вполномсмыслеэтоо

понятия.Кромеобеспечениянаиболееомфортнооосвещения,ЭПРА

позволяютсоздаватьи системы автоматичесоо правленияосве-

щенностью,дающиеэономиюэлетроэнериидо75%.

ПараметрынеоторыхтиповЭПРАданывтаблице16.

Таблица16

Параметрыэлетронныхаппаратоввлючения

люминесцентныхламп

Коэффициентмощностивсехаппаратовнеменее0,95.

Для влючения ламп типа ДРЛ требются тольо дроссели.

Каивдросселяхдлялюминесцентныхламп,вдросселяхдляДРЛ

теряетсяопределеннаямощность(10 – 15%отмощностилампы),

адляомпенсациисдвиафазмеждтооминапряжениемнеоб-

ходимовлючениеомпенсирющихонденсаторов.Приэтомис-

пользетсятольопараллельнаяомпенсация.Усредненныепара-

79Ãëàâà 5. ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ ÂÊËÞ×ÅÍÈß È ÓÏÐÀÂËÅÍÈß

метрыдросселейданывтаблице17,омпенсирющихонденса-

торов—втаблице18.

Таблица17

ПараметрыдросселейдлялампДРЛ

Таблица18

Емостиомпенсирющихонденсаторов

вмФдлялампДРЛ,НЛВД,МГЛ

Привлюченииметаллоалоенныхламп

(МГЛ) и натриевых ламп высооо давления

(НЛВД),ромедросселей,необходимоисполь-

зование зажиающих стройств, дающих на

лампимпльсыснапряжением2 – 5В.Та-

иестройстваназываютсяИЗУ(импльсные

зажиающиестройства)ипредставляютсо-

бойполпроводниовыеенераторывысоо-

частотных импльсов высооо напряжения.

Схема влючения таих ламп была поазана

нарис.33.Втаблице19приводятсяпарамет-

рызажиающихстройствпроизводствафир-

мыHelvar(Финляндия).Нарис.39поазаны

образцыИЗУ.

Таблица19

ПараметрыИЗУ

Ðèñ. 39. Òèïû

èìïóëüñíûõ

çàæèãàþùèõ

óñòðîéñòâ

Втаблицах20и21даныпараметрыдросселейдляНЛВДиМГЛ.

Таблица20

ПараметрыдросселейдляНЛВД

Таблица21

ПараметрыдросселейдляМГЛ

Вобозначенияхдросселейазываетсятиплампы,мощность,

словноеобозначениеонстртивнооисполнения.

Впоследниеодыначалосьдовольноширооевнедрениеэле-

тронных аппаратов влючения разрядных ламп высооо давления,

совмещающихфнциизажиающеостройстваидросселя.Кабыло

сазановыше,таиеаппаратыобеспечиваютпитаниеламптоомпря-

моольной формы с частотой 100 – 150 Гц, что приводит  значи-

тельномснижениюлбиныпльсацийсветовоопотоаилчше-

ниюнеоторыхпараметровламп(сроаслжбыисветовойотдачи).

Зарбежомтаиеаппаратывыпсаютсятольодлялампнебольшой

мощности (до 150 Вт). На последней выставе «Интерсвет-2003»

вМосвепоявилисьэлетронныеаппаратывлючениялампмощнос-

тьюдо600Вт(российсаяфирмаDECSYибелорссийзаводЭНЭФ).