Традиционные источники света: нет предела совершенству?

Опубликовано: 2 апреля 2014 г. в 11:37, 338 просмотровКомментировать

Будущее светотехники, безусловно, принадлежит светодиодам и OLED. Тем не менее, традиционные источники света, известные на протяжении последних десятилетий, продолжают совершенствоваться. В этом обзоре будет рассказано об основных направлениях совершенствования некоторых типов традиционных источников света.

Лампы накаливания с увеличенным сроком службы

Причин не отказываться от использования таких ламп как минимум две. Во-первых, устойчивость к высоким температурам, которой нет ни у компактных люминесцентных, ни у светодиодных ламп. Это является причиной того, что лампы накаливания до сих пор кое-где используются для освещения промышленных объектов. Да и русская баня пока немыслима без использования светильников с лампами накаливания — никакие светодиоды такого нагрева не выдержат. Во-вторых, внешний вид, который может служить основой для концепции дизайна. Все-таки, есть в свечении нити накаливания нечто завораживающее.

Основным же недостатком ламп накаливания является малый срок службы, который обычно составляет 1000 ч. Важно отметить, что этот временной промежуток не связан с какими-то фундаментальными физическими ограничениями, просто он заложен в конструкцию ламп производителями. Есть даже «теория заговора», что срок службы был определен ещё в 20-х годах прошлого века посредством картельного соглашения между ведущими производителями ламп. Более реалистичной версией представляется то, что срок службы 1000 ч оптимален с точки зрения экономики при массовом применении. То есть можно выпускать лампы накаливания со сроком службы 2000 часов, но стоить они будут дороже, чем 2 лампы с обычным сроком службы.

Сужение применения ламп накаливания до двух основных ниш, а, именно промышленности и дизайнерских интерьеров, требует увеличения срока службы ламп. В промышленности замена источников света стоит дорого (нужно прерывать производственный процесс), а срок службы ламп для дизайнерских интерьеров следует увеличить уже хотя бы потому, что у них специальные дизайнерские колбы, которые увеличивают стоимость ламп.

Декоративная лампа накаливания с повышенным сроком службы

Голландская фирма Calex выпускает лампы накаливания для промышленных применений (серия Reinforced Construction) со сроком службы 2000 ч и дизайнерские лампы (серия Goldline) со сроком службы 3000 ч. А как же запрет на лампы накаливания, действующий в Евросоюзе? Calex не побоялась продемонстрировать усовершенствованные лампы накаливания на выставке Light+Building во Франкфурте-на-Майне. На самом деле, лампы нааливания для декоративного освещения в Европе использовать пока можно. А вот лампы для промышленного освещения явно предназначаются для экспорта в другие страны.

В серии ламп для промышленного применения увеличение срока службы достигнуто за счет того, что производитель обратил внимание на некоторые «мелочи», упускавшиеся из виду при производстве массовых продуктов. Толщина вольфрамовой нити более равномерна по всей длине, используется более совершенная конструкция держателя нити, концы нити более качественно зажаты в контактах. В дизайнерских лампах в несколько раз против обычных ламп увеличена длина нити накала. Благодаря этому удалось увеличить толщину нити. Как результат, увеличивается промежуток времени, за который происходит испарение вольфрама с нити, до толщины, когда происходит ее перегорание. Впрочем, это означает, что к концу срока службы внутренняя поверхность колбы покроется хорошо заметным слоем вольфрама. Визуально этот эффект скрадывается за счет подкрашенного стекла, из которого сделана колба.

Кроме этого, срок службы декоративных ламп накаливания увеличивается и за счет некоторого недокала нити. В итоге цветовая температура еще ниже, чем у обычной лампы накаливания (что для декоративной лампы является скорее преимуществом), а светоотдача составляет всего 4 лм/Вт против 10 лм/Вт у массово производящихся «лампочек Ильича».

Стабильность цветопередачи

Значительным недостатком металлогалогенных ламп (МГЛ) является изменение спектра за время работы. Например, свечение МГЛ со сроком службы 10000 ч уже через 6000 ч приобретает неприятный глазу грязно-зеленый оттенок. Поскольку МГЛ обычно применяются там, где требуется точная цветопередача, лампы или отправляются в утилизацию задолго до полной выработки ресурса или же ближе к концу срока службы не обеспечивают требуемых параметров.

Главной причиной нестабильности спектра МГЛ является утечка газов, происходящая, как правило, в месте соприкосновения материала горелки и электродов. Поскольку разные газы утекают с разной скоростью, состав смеси в горелке менется, что и приводит в итоге к изменению спектра свечения.

Несколько лет тому назад компания GE нашла решение этой проблемы и представила серию ламп CMH ConstantColor, в которой спектр излучения очень слабо меняется за время эксплуатации. Этого удалось достичь благодаря усовершенствованию технологии производства керамической горелки, практически полностью исключающей утечку содержимого горелки.

Лампа из серии GE CMH ConstantColor Precise

Дальнейшим развитием данной технологии стала серия ламп CMH ConstantColor Precise. Эти лампы предназначены для торгового освещения, где очень важен высокий индекс цветопередачи. CMH ConstantColor Precise имеет индекс цветопередачи CRI более 89.

Совершенствование технологии позволило к 2014 году довести срок службы ламп данной серии до 18000 ч, причем измеение спектра за все это время визуально не заметно. Светоотдача, в зависимости от модификации, достигает 107 лм/Вт, что делает лампы конкурентоспособными по сравнению со светодиодами.

Лампы с двумя горелками

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) с такой конструкцией известны еще с конца 70-х годов XX века. В них используются две горелки, включенные параллельно. При таком включении запускается наиболее «здоровая» в данный момент горелка. Дело в том, что, по мере износа конкретной горелки, напряжение, при котором происходит разряд, уменьшается. Соответственно, при одинаковом напряжении на электродах двух горелок разряд произойдет в той из них, которая менее изношена. Горелка, подключенная параллельно ей, не запустится, и ток через нее будет равен нулю. Применение двух горелок позволяет увеличить срок службы лампы в 2 раза.

НЛВД с двумя горелками не получили широкого распространения, так как стоимость их заметно выше, чем у обычных, а достигнутый в настоящее время срок жизни натриевых ламп с одной горелкой 26000 ч. вполне достаточен для практических применений.

МГЛ с двумя горелками имеет срок службы до 36000 ч

По принципу работы НЛВД и МГЛ полностью идентичны, они отличаются только набором химических элементов, заключенных в горелку. Поэтому МГЛ также могут быть двухгорелочными. Применительно к МГЛ двухгорелочная технология в сочетании с повышением степени герметичности горелок позволяет увеличить срок службы лампы до 36000 ч, что сопоставимо со светодиодами. Мало того, применение двух горелок замедляет падение светового потока (к концу срока службы оно составляет более 2 раз), что позволяет уменьшить запасы по освещенности, закладываемые в проекты.

На пути к созданию двухгорелочных МГЛ было то препятствие, что такие лампы более «капризны» в использовании. Кроме этого, нужно обеспечить стабильность спектра при переключении горелок. Эти проблемы были недавно решены американской компанией Venture Lighting. Ею выпущена серия ламп Twin Arc, в настоящее время состоящая из двух моделей мощностью 575 и 200 Вт. По утверждению производителя, эти лампы, за счет большей светоотдаче и меньших требуемых коэффициентов запаса по световому потоку заменяют обычные МГЛ мощностью 1000 и 400 Вт соответственно.

Тем не менее, следует иметь в виду, что выигрыш от уменьшения требуемого коэффициента запаса можно получить в архитектурном, интерьерном и торговом освещении. Для производственного освещения коэффициенты запаса жестко нормируются действующим сводом правил (так обстоит дело в России и многих других странах), поэтому в данном случае выинрыш в потребляемой мощности будет составлять не 2 раза, как заявляет производитель, а не более 1,5 раз, что, впрочем, тоже немало.

Цоколь Rx7s

Эффективность осветительной установки зависит не только от светоотдачи лампы, но и от того, насколько точно можно направить излучение на освещаемый объект. В этом смысле большим преимуществом обладают НЛВД и МГЛ с цоколем Rx7s. Преимуществом данного формфактора является жестко определенное положение горелки — посередине между концами трубки — что позволяет создавать оптические системы с точно заданными кривыми силы света. Для сравнения, в лампах с цоколями E27 и E40 положение горелки внутри колбы никак не нормируется. По данным компании «Световые технологии», применение МГЛ Rx7s вместо МГЛ в эллиптической колбе для освещения автозаправочных станций позволяет уменьшить потребляемую мощность более чем в 1,5 раза только за счет более точного направления светового потока. Проще говоря, освещается только территория заправки, а не окружающее пространство.

МГЛ Rx7s с керамической горелкой

Проблема использования ламп с цоколем Rx7s до недавнего времени заключалась в том, что такие лампы уступали по своим характеристикам осветительным приборам с цоколями Е27 и E40. Например, МГЛ имели только кварцевые горелки, а НЛВД уступали по сроку службы «полноразмерным» аналогам.

Компания Venture Lighting сейчас производит НЛВД Rx7s со сроком службы 28000 ч. Это даже больше, чем у одногорелочных ламп с цоколями E27 и E40.

В ассортименте Philips, Osram и ряда других производителей появились МГЛ Rs7x с керамическими горелками, имеющие светоотдачу порядка 100 лм/Вт. Благодаря этому открылись перспективы широкого применения МГЛ Rx7s не только для декоративной подсветки, но и для основного освещения.

Алексей ВАСИЛЬЕВ

Информация о компании

Элек.ру, ООО
Компания «Элек.ру» — команда профессионалов, обеспечивающих эффективную работу и развитие крупнейших рекламно-информационных проектов электротехнической отрасли: Интернет-портала Elec.ru и журнала «Электротехнический рынок».

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.