CC BY
25
УДК 628.94
DOI 10.18635/2071-2219-2016-1-23-26
О замене линейных люминесцентных ламп на светодиодные аналоги
А. А. Ашрятов,
Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой источников света
Замена линейных люминесцентных ламп на светодиодные трубчатые является энергоэффективным решением. Однако необходимо учесть некоторые нюансы, такие как варианты схемы включения светодиодных аналогов люминесцентных ламп или влияние электромагнитного пускорегулирующего аппарата двухлампового светильника на характеристики лампы и осветительного прибора в целом. Ответы на эти вопросы позволят более грамотно эксплуатировать светодиодные аналоги люминесцентных ламп в светильниках.
Ключевые слова: освещение, линейная люминесцентная лампа, светодиодная лампа, энергоэффективность.
В настоящее время для освещения административно-офисных и производственных помещений широко применяются светильники с линейными люминесцентными лампами, которые имеют высокие технико-эксплуатационные характеристики [1]. В нашей стране люминесцентные лампы составляют примерно 34 % средств освещения [2]. Это говорит о том, что среди осветительного оборудования светильники с люминесцентными лампами занимают весомую долю, соответственно, даже небольшое повышение их эффективности будет иметь значительный энергосберегающий эффект.
Сегодня практически все крупные предприятия -производители светодиодных источников света выпускают светодиодные лампы для прямой замены линейных люминесцентных ламп в светильниках. Номенклатурный ряд таких светодиодных ламп соответствует всем типоразмерам линейных люминесцентных ламп в трубках Т10, Т8 и Т5 [3].
Преимущества применения светодиодных аналогов люминесцентных ламп заключаются, прежде всего, в более длительном сроке службы, более высокой ударо-прочности и др. В [4] приводятся данные, показывающие повышение эффективности осветительной установки при использовании светодиодного аналога.
Светодиодные аналоги от различных производителей выпускаются с разным количеством светодио-дов и, соответственно, с разным потреблением мощности [5]. С точки зрения подключения к питающей сети они изготавливаются в двух исполнениях: питание подводится либо с одного конца (рис. 1 а), либо с обоих концов лампы (рис. 1 б), отсюда и разные способы подключения (рис. 2 а, б). Способ подключения, как правило, указывается производителем на упаковке или на самой лампе, однако часто данная информация бывает неоднозначной, поэтому целесообразно определить схему питания драйвера. Это особенно важно для схемы питания с одного конца (рис. 1 а), так как ошибка в данном случае приведет к короткому замыканию питающей сети.
_ Драйвер]
светодиодная линейка ^_
предохранитель
Рис. 1. Подача питающего напряжения на драйвер светодиодного аналога люминесцентной лампы:
а — с одного конца; б — с обоих концов
Определение схемы подключения драйвера к питающей сети наиболее удобно производить с помощью мультиметра со звуковым сопровождением наличия проводимости в проверяемой цепи по следующему алгоритму:
- проверяются левый и правый концы на наличие короткого замыкания между штырьками;
- если проверка показывает наличие на обоих концах короткого замыкания, то питание лампы осуществляется по схеме, приведенной на рис. 2 б;
- если проверка показывает наличие на одном конце короткого замыкания (рис. 2 а - правый конец), а на другом конце - его отсутствие, то питание лампы осуществляется по схеме рис. 2 а.
I N
светодиодный аналог люминесцентной лампы
L N
светодиодный аналог люминесцентной лампы
э
Рис. 2. Подключение светодиодного аналога люминесцентной лампы к питающей сети
а
б
а
б
При установке светодиодного аналога в светильник с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА) последний требует обязательного демонтажа, а при установке в светильник с электромагнитным ПРА (ЭмПРА, дросселем) одни производители рекомендуют демонтировать или закоротить ЭмПРА, другие - установить лампу без удаления ЭмПРА из электрической схемы светильника [6].
В связи с этим целесообразно рассмотреть влияние ЭмПРА на условия работы светодиодного анало-
«Оптолюкс-Трейд» при таком включении не исследовались.
При включении ламп А1иш1х и Gielight в питающую сеть через ЭмПРА 1И40 характеристики ламп изменяются (табл. 1). В частности, увеличивается потребляемая мощность примерно на 0,5 Вт, что приводит к снижению световой отдачи. Положительным моментом такого включения является небольшое увеличение коэффициента мощности схемы. Это связано с влиянием индуктивности ЭмПРА на изменение тока в цепи (рис. 3).
Таблица 1
Светотехнические характеристики светодиодных аналогов люминесцентных ламп
при различном включении
Светодиодный аналог люминесцентной лампы при наличии/отсутствии ЭмПРА Мощность, потребляемая схемой Рсх, Вт Сила тока 1сх, А Коэффициент мощности Ксх Коэффициент пульсации Кп, % Освещенность, создаваемая лампой на рабочей поверхности Есв, лк
Оптолюкс-Трейд 18,8 0,107 0,798 14,9 2,5
Alumix 20,17 0,109 0,838 2,7 3,214
Alumix + ЭмПРА 20,79 0,104 0,907 6,2 3,159
Gielight 19,42 0,097 0,91 0,1 3,132
Gielight + ЭмПРА 19,95 0,097 0,94 0,1 3,12
га люминесцентном лампы, а также проанализировать, как будет работать двухламповый светильник при установке в него однотипных светодиодных аналогов различных производителей.
Для исследований были использованы следующие светодиодные аналоги люминесцентных ламп мощностью 36 Вт:
- лампа производства Shenzhen Eco-Lighting Co., Ltd, брендовое название Alumix, модель SK-A-B060-131 (4 ft), мощность 20 Вт, напряжение питания 100-240 В переменного тока, цветовая температура 6000 К [7], сечение круглое;
- лампа производства Gielight Co., Ltd, брендовое название Gielight, модель LED Tube T8 Pure, мощность 20 Вт, напряжение питания 100-240 В переменного тока [8], сечение овальное;
- лампа производства ООО «Оптоган», брендовое название «0птолюкс-Трейд-1200», цветовая температура 5000 K [9], сечение круглое. Следует отметить, что в руководстве по эксплуатации ООО «Оптоган» изделие именуется как «Светильник светодиодный общего назначения „Оптолюкс-Трейд"». В руководстве указывается, что «в случае установки светодиодного светильника... в светотехническую арматуру светового прибора, предназначенного для люминесцентных ламп, из светового прибора необходимо удалить ПРА».
При включении выбранной светодиодной лампы «Оптолюкс-Трейд» в светильник вместо люминесцентной лампы без демонтажа ЭмПРА она начинает пульсировать с частотой порядка 10-20 Гц, причем частота пульсаций изменяется как во времени, так и при изменении напряжения питания. В связи с этим характеристики светодиодного аналога
Е
я
а
б
ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / www.fndf.rn № 1 (67) 2016, январь-февраль
Результаты показывают (табл. 2), что коэффициент пульсации освещенности, создаваемой светильником с лампами различных производителей, определяется как среднее значение между Кп каждой лампы (табл. 1). Это свойство целесообразно использовать в том случае, когда необходимо снизить Кп светодиодного аналога путем его установки в двухламповый светильник с другим аналогом, имеющим низкую величину Кп. Рост потребляемой мощности и снижение светового потока при включении ламп А1иш1х и Gielight в питающую сеть через ЭмПРА приводят к снижению световой отдачи светильника ЛПО46 примерно на 3,5 % (рис. 4).
3400 * 3300 л 3200 6 3100
2 3000
о
■= 2900 2 2800 £ 2700 и 2600 2500
ЛПО46 с двумя ЛПО46 с двумя ЛПО46 с двумя ЛПО46 с двумя ЛЛ+1И40 СДАЛЛ+1И40 СДАЛЛ СДАЛЛ, но без
рассеивателя
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
I-
о
те та со О
I-
<и
ей
и
Фсв ■
- Нсв
Рис. 3. Осциллограммы напряжения питания (1) и потребляемого тока (2) светодиодных ламп А1ит1х (а, б) и аеНдМ (в, г) при непосредственном подключении (а, в) и через ЭмПРА (б, г) к питающей сети
Снижение освещенности при включении светодиодной лампы последовательно с ЭмПРА можно назвать незначительным. Коэффициент пульсации у модели A1umix при включении последовательно с ЭмПРА возрастает примерно в 2 раза, а у модели Gie1ight - практически не меняется.
Результаты исследования вариантов включения светодиодных ламп в двухламповом светильнике ЛПО46 приведены в табл. 2.
Рис. 4. Светотехнические параметры светильника ЛПО46 с различными лампами
Из рис. 4 видно, что световая отдача светильника ЛПО46 с лампами A1umix и Gie1ight вдвое выше световой отдачи светильника в стандартном исполнении, то есть с люминесцентными лампами и ЭмПРА, однако световой поток он излучает на 7 % меньше. В то же время, светильник ЛПО46 с лампами A1umix и Gie1ight без использования рассеи-вателя имеет световую отдачу в 2,5 раза больше и генерирует световой поток на 7 % выше, чем светильник в стандартном исполнении. Проведенные ранее исследования показали влияние конструкции светильника на распределение светового потока светодиодной лампы-аналога [10].
Для оценки целесообразности замены люминесцентных ламп в светильнике ЛПО46 на светодиодные аналоги также была исследована кривая силы света светильника с различными лампами. Результаты показывают, что осевая сила света светильника со светодиодными лампами на 150 кд выше, чем у светильника с люминесцентными лампами.
Таблица 2
Светотехнические характеристики светильника ЛПО46 со светодиодными лампами при различном их подключении к питающей сети
Комбинация светодиодных аналогов люминесцентных ламп при наличии/отсутствии ЭмПРА Р ВТ 1 сх' "1 А ^х Кп, % Есв, лк
Оптолюкс-Трейд + A1umix 40 0,207 0,91 8,1 5,55
Оптолюкс-Трейд + Gie1ight 39 0,193 0,878 6,9 5,61
A1umix + Gie1ight 39,53 0,203 0,886 1,4 5,824
A1umix + Gie1ight + ЭмПРА 40,49 0,197 0,934 3,1 5,73
г
шмата мига рсом а м a еж м; i и ии га; i м a was q g м м м i i в ;.шша
Однако у светильника с люминесцентными лампами в плоскости, расположенной поперек продольной оси светильника, двойной угол половинной яркости 20О5 составляет 174,7°, что значительно превышает ту же величину у светодиодного светильника, которая составляет 126,6°. Излучение под углом более 50° (светораспределение) у светильника со све-тодиодами будет резко отличаться от светораспреде-ления светильника с люминесцентными лампами, что может привести к значительному снижению уровня освещенности в осветительной установке по сравнению с расчетными значениями. Осевая сила света светильника без рассеивателя со светодиодами более чем на 250 кд превосходит осевую силу света светильника с люминесцентными лампами, при этом 20о 5 = 132,6°, благодаря чему излучение в диапазоне от 0 до 75° превосходит силу света светильника с люминесцентными лампами. Кроме того, можно предположить, что предполагается эксплуатация ламп в светильниках без рассеивателя, о чем свидетельствует, например, само наименование лампы [9].
Таким образом, приведенные результаты исследований показывают возможность повышения энергоэффективности светильников для линейных люминесцентных ламп путем установки в них светодиодных аналогов, однако перед установкой необходимо определить схему подключения лампы к питающей сети. Следует учитывать, что если производитель разрешает установку лампы в светильник без демонтажа ЭмПРА, то следует ожидать снижения световой отдачи светильника примерно на 3-4 %.
Распределение светового потока в пространстве светодиодной лампы-аналога близко к светорас-пределению светильника с люминесцентными лампами. Призматический рассеиватель светильника в случае установки в него светодиодного аналога изменяет светораспределение светового потока, что может приводить к изменению равномерности освещенности рабочей поверхности по сравнению с расчетной. Поэтому в данном случае рекомендуется эксплуатировать светильник без призматического рассеивателя.
Литература
1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. - М.: Знак, 2006. - 972 с.
2. Айзенберг Ю. Б. Современные проблемы энергоэффективного освещения / / Энергосбережение. -2009. - № 1. - С. 42-47.
3. Лишик С. И., Паутино А. А., Поседько B. C., Трофимов Ю. В., Цвирко В. И. О светодиодных лампах прямой замены / / Светотехника. - 2010. - № 1. - С. 48-54.
4. Официальный сайт компании ATG Electronics Corp [Электронный ресурс]. Код доступа: www.atgelec-tronics.com/lighting/catalog/PDF/C_iBright_I38i_EU.pdf.
5. Ашрятов А. А., Микаева С. А. Исследование линейных светодиодных ламп для прямой замены люминесцентных ламп / / Справочник. Инженерный журнал с приложением. - 2013. - № 9. - С. 55-60.
6. LED T8 Tube 240 V [Электронный ресурс]. Код доступа: http://img.diytrade.com/smimg/233630/42981090-4205156-0/Glass_cover_220_Degree_30W_LED_T8_Tube_240V/fd93.jpg.
7. Продукция компании Eco-Lighting Co., Ltd [Электронный ресурс]. Код доступа: www.forbuyers.com/LED_tube-dp7079868.
8. Официальный сайт компании Gielight Co., Ltd [Электронный ресурс]. Код доступа: www.gielight.com/index.html.
9. Официальный ООО «Оптоган» [Электронный ресурс]. Код доступа: www.optogan.ru/products/led_lamps/special_offer/trade-1200.
10. Ашрятов А. А., Микаева С. А., Кокинов А. М. Исследование линейных светодиодных ламп для прямой замены люминесцентных ламп / / Естественные и технические науки. - 2012. - № 6. - С. 338-353.
Linear fluorescent tubes to be replaced by their LED equivalents A. A. Ashryatov,
Mordovian State University, Doctor of Science, associate professor
Using LED tubes instead of linear fluorescent tubes in the same lighting fixtures can be an effective way to increase energy efficiency. However, there are certain subtleties needed to be counted, such as different connection options or starter's influence on lighting fixture's technical parameters. Considering these makes the way of using linear fluorescent tubes' LED equivalents technically correct.
Keywords: lighting, linear fluorescent tubes, LED, energy efficiency.
ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / www,endi.ru
№ 1 (67) 2016, январь-февраль
