Меню Рубрики

Установки для исследования светодиодов

Светодиоды – как работает, полярность, расчет резистора

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

  • анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
  • катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
  • отражатель;
  • кристалл полупроводника;
  • рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

  • ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
  • полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

    Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды

  • Sp >
    • Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd

    • Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. Cob
    • Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды. Волоконные
    • Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament

    • Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии. Oled
    • В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.
    • мигающими – используются для привлечения внимания;
    • многоцветными мигающими;
    • трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
    • RGB;
    • монохромными.

    Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

    Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

    По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

    Полярность светодиодов

    При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

    Полярность моно определить несколькими способами:

    • Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
    • При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.
    • При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
    • По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.

    Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

    Расчет сопротивления для светодиода

    Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.

    Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.

    Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.

    Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.

    Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

    • когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;
    • лабораторные исследования.

    В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

    Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

    источник

    3. АНАЛИЗ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕН- ТАЛЬНЫХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Разработка методов, методик,

    2 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Характеристика энергосберегающих возможностей светодиодных осветительных приборов и перспективы их применения Технический контроль качества изделий и типы входного контроля Основные контролируемые параметры светодиодных осветительных приборов Методы и средства контроля параметров светодиодных осветительных приборов на этапе их производства и реализации Подходы к определению рейтинга светодиодных осветительных приборов 1.6. Состояние контроля и типы бездрайверных светодиодных осветительных приборов Выводы к первой главе. 2. ЭТАПЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Разработка и применение метода предварительной экспресс-оценки эффективности светодиодных осветительных приборов- первый этап анализа и контроля Обоснование несовершенства методики определения рейтинга светодиодных ламп и светильников на основе разнобалльной шкалы Разработка аналитического выражения для предварительной экспресс-оценки эффективности светодиодных ламп и светильников Определение требуемого и исходного количества светодиодных осветительных приборов для проведения каждого этапа анализа

    3 Результаты применения метода предварительной экспресс-оценки эффективности светодиодных ламп и светильников Результаты применения разработанного метода для сравнительной характеристики номенклатуры светильников разных фирм Результаты применения разработанного метода для сравнительной характеристики офисных светодиодных светильников Сравнение технических параметров светодиодных осветительных приборов с их критериальными значениями второй этап анализа и контроля Разработка методики определения критериальных значений параметров светодиодных осветительных приборов Разработка методики оценки соответствия технических параметров светодиодных осветительных приборов критериальным значениям Сравнительный анализ отобранных светильников на основе изучения их технических паспортов и дополнительной документации — третий этап анализа и контроля Методика и контроль качества светодиодных светильников и ламп на основе прогностической оценки срока их службы Вычисление дополнительных параметров офисных и промышленных светодиодных светильников ряда производителей Сравнение заявленных и измеренных параметров светодиодных ламп Методика и контроль качества светодиодных светильников и ламп по уровню унификации наименований параметров и последовательности представления их в перечне технических характеристик. Выводы ко второй главе

    4 4 3. АНАЛИЗ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕН- ТАЛЬНЫХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Разработка методов, методик, измерительных установок и проведение экспериментальных исследований светодиодных осветительных приборов — четвертый этап анализа и контроля Схема выполнения четвертого этапа анализа и контроля Разработка измерительного стенда для проведения светотехнических исследований светодиодных осветительных приборов Разработка метода определения спада светодиодных осветительных приборов и его метрологическое обеспечение Определение уровня спада освещенности офисных и промышленных светильников мощностью до 170 Вт после их включения в разных условиях эксплуатации Разработка устройства для экспресс-оценки угла рассеивания и построения КСС светодиодных ламп Разработка установки и методики для экспресс-оценки цветовой температуры светодиодных ламп Контроль температуры корпуса светодиодных ламп и светильников после их включения Разработка двух термокамер для контроля параметров светодиодных ламп и светильников при повышенных температурах их эксплуатации Сравнительная оценка коэффициента пульсации светодиодных ламп и светильников мощностью 0,5-170 Вт Анализ требований к контролируемому коэффициенту мощности светодиодных ламп и светильников

    5 Контроль качества конденсаторных светодиодных светильников мощностью до 170 Вт по структуре коэффициента мощности и устройству их конструкции Завершающее испытание выборки светодиодного осветительного прибора — пятый этап анализа и контроля.. Выводы к третьей главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА. СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. ПРИЛОЖЕНИЯ 1 Наградные дипломы. ПРИЛОЖЕНИ 2 Справки о внедрениях

    6 6 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ СОП — светодиодные осветительные приборы СДЛ — светодиодные лампы СДС — светодиодные светильники СД — светодиоды СДК — светодиодный кластер СКО среднеквадратическое отклонение ВНИИОФИ Всероссийский научно-исследовательский институт оптикофизических измерений ВНИСИ — Всероссийский научный институт светотехнических измерений ИЦ- испытательный центр ЦСОТ НАН «Беларуси» Центр Национальной академии наук Беларуси КСС — кривая силы света НТД — научно-технической документации УФ — ультрафиолет КИС — контрольно-испытательная станция THD — total harmonic distortion КЛЛ компактная люминесцентная лампа

    7 7 ВВЕДЕНИЕ I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время с целью обеспечения существенного энергосбережения, успешного внедрения, реализации большинство организаций и предприятий начинают все шире использовать светодиодные осветительные приборы светильники, прожекторы и лампы мощностью от 5 до 300 Вт, обладающие высокой энергоэффективностью. Поиск и выбор наиболее энергосберегающих и качественных источников света с большим сроком службы является одной из важных и сложных задач современной светотехники и энергетики. Светодиодные осветительные приборы по сравнению с другими источниками света, относимыми согласно постановлению правительства РФ 602 и 898 к энергоэффективным [71], позволяют снизить энергопотребление в несколько раз [3, 112, 114]. Для успешного внедрения, реализации светодиодных приборов и предотвращения поступления на рынок некачественной продукции необходимы методики и доступные средства ускоренного проведения контроля качества светильников и светодиодов на этапах их приобретения и последующей эксплуатации [77, 79]. Немалую роль при выборе светодиодных осветительных приборов играет рейтинг их производителей. В последние годы в журналах «Современная светотехника» и «Lumen&Expertertion» опубликованы рейтинги ряда типов светодиодных светильников и ламп разных фирм [33-34, 75-79, 109, 110]. Достоверность этих рейтингов в немалой степени снижается в силу использования разной балльной шкалы, отсутствия достаточного обоснования применяемой методики и ее низкой чувствительности. Все это заметно сказывается на качестве проводимых анализов, достоверности результатов и указывает на необходимость проведения дальнейшей разработки методик контроля качества изделий.

    8 8 Таким образом, только комплексное решение целого ряда методических, технических задач и метрологическое их обеспечение может способствовать разработке и широкому внедрению энергоэффективных и качественных светодиодных осветительных приборов. Объект исследования — светодиодные осветительные приборы лампы и светильники мощностью от 0,5 до 170 Вт. Предмет исследования характеристики светодиодных осветительных приборов и установок. Цель исследования разработка метода и установок для многоэтапного комплексного контроля качества светодиодных осветительных приборов, предназначенных для малых предприятий, торговых сетей и организаций. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи: 1. Разработать метод многоэтапного контроля и анализа качества светодиодных осветительных приборов. 2. Разработать методики контроля и анализа качества светодиодных осветительных приборов на основе результатов проведения исследований и осуществить их метрологическое обеспечение. 3. Разработать измерительный стенд и установки для экспресс-оценки основных параметров светодиодных осветительных приборов. Научная новизна. 1. Впервые разработан метод многоэтапного комплексного анализа и контроля качества светодиодных осветительных приборов — светодиодных ламп и светильников, предназначенный для малых предприятий, торговых сетей и организаций. 2. Разработан ряд методик и установок, образующих измерительный комплекс, для экспресс-оценки качества светодиодных световых приборов на основе измерения их основных параметров: коэффициента спада

    9 9 освещенности и погрешности его определения, угла излучения и кривой силы света, цветовой температуры, коэффициента предварительной оценки эффективности, структуры коэффициента мощности и других параметров. 3. Разработаны новые методы предварительной экспресс-оценки эффективности светодиодных осветительных приборов и измерения спада светового потока, а также критериальные значения базовых и дополнительных параметров для разных типов светодиодных светильников и ламп. Практическая значимость. 1. Предложенные методики и установки для экспресс-оценки параметров светодиодных осветительных приборов в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и напряжения питания предназначены для малых предприятий, торговых сетей и широкого круга потребителей. 2. Разработанный метод многоэтапного комплексного контроля и анализа качества светодиодных осветительных приборов будет способствовать повышению уровня контроля их качества на этапах производства, реализации продукции и снижению ее стоимости. 3. Результаты диссертационной работы могут использоваться в учебном процессе в вузах при проведении занятий по светотехническим дисциплинам, читаемым по ряду соответствующим направлениям. Методы исследования. В работе использованы методы: фотометрический, термометрический, сравнения, вольтамперный, аппроксимации, экстраполяции и математической обработки данных. На основе этих методов и результатов исследований разработаны методики для проведения анализа и контроля качества параметров светодиодных ламп и светильников разного назначения.

    10 10 Научные положения, выносимые на защиту. 1. Предложенный метод многоэтапного комплексного анализа и контроля качества светодиодных осветительных приборов создает научнотехническую основу для повышения качества выпускаемых светодиодных осветительных приборов. 2. Поэтапное применение предложенных методик и измерительных установок обеспечивает большую достоверность результатов контроля качества светодиодных осветительных приборов. Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 6 работ в изданиях, входящих в Перечень ВАК. Получено 2 патента на полезные модели. Личный вклад автора. Разработка методов, методик, изготовление измерительных установок, проведение исследований, статистическая обработка полученных результатов и их анализ осуществлены аспирантом самостоятельно. Личный вклад автора составляет не менее 75 %. Соответствие диссертации научной специальности. Диссертация соответствует специальности светотехника п.6. «Разработка научных подходов, аппаратуры для контроля параметров источников света, световых приборов и осветительных установок». Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов обеспечена большим объемом экспериментальных и теоретических исследований, проведенных с использованием усовершенствованных методик измерения и анализа параметров многих типов светодиодных светильников и ламп. Результаты измерений параметров светодиодных светильников и ламп разных производителей осуществлены с удовлетворительной погрешностью и имеют хорошую воспроизводимость. Полученные данные обработаны, проанализированы с помощью ряда

    11 11 методов математической статистики и подтверждены получением двух патентов на полезную модель. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях: IX, Х и ХIII Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики» (г.саранск, Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева, 2011, 2012, 2015); VIII-Х Международных молодежных научных конференций студентов и аспирантов «Тинчуринские чтения» (г. Казань, КГЭУ, ); VI Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный Форум» (г.москва, 2014); 9-я Междун. нучно-техн. конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (г.саранск, МГПИ, 2015). Материал диссертации доложен на III Всероссийском светотехническом форуме с Международным участием (г.саранск, 2015), в ООО «ТД «Ферекс», ООО «Диодные технологии» (г.казань), на расширенных заседаниях кафедр «Промышленная электроника и светотехника» КГЭУ (2015), «Светотехника» НИУ МЭИ (2016). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, содержащих выводы по главам, заключение, списка публикаций автора, цитируемой литературы и двух приложений. Она изложена на 168 страницах, включает в себя 22 таблицы и 15 рисунков. Библиографический указатель содержит 136 наименований использованной литературы, в том числе 24 на иностранных языках.

    12 12 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 1.1. Характеристика энергосберегающих возможностей светодиодных осветительных приборов и перспективы их применения В табл. 1.1 на основе результатов анализа многих источников [7-9, 56-60, 81, 104, 125, 131, 132] обобщенно представлены приближенные значения светоотдачи светильников с использованием разных типов источников света. При систематизации все типы светильников по светоотдаче предусмотрительно подразделены на две группы: 1-ая до 50 лм/вт и 2-я выше 50 лм/вт (табл. 1.1) по той причине, что согласно американскому стандарту Energy Star и требованию постановления Правительства РФ 602 при проектировании осветительных систем светоотдача светильников должна быть не менее 50 лм/вт [71]. Следовательно, светильники первой группы, за исключением ксеноновых ламп, не пригодны для современной практики. Согласно последнему Постановлению правительства РФ 898 от года предъявляются еще более жесткие требования к энергоэффективности вновь устанавливаемых светильников. Энергоэффективность светодиодных светильников на сегодня уже не только соизмерима со светоотдачей металлогалогенных, натриевых ламп мощностью до 250 Вт, но и превосходит их. По одним данным теоретическое максимальное значение светоотдачи предположительно составляет 303 лм/вт [62], а по другим «расчетным данным» [122] лишь 254 лм/вт. Эти сообщения являются единичными и остаются пока не подтвержденными другими исследователями. Светодиодные лампы (СДЛ) и светильники (СДС) превосходят газоразрядные лампы также по сроку службы [11, 19, 30, 131]. Однако благодаря меньшей цене натриевых и металлогалогенных ламп им пока отдают предпочтение в коммунальном хозяйстве.

    13 Светоотдача светильников с использованием светодиодов и разных типов ламп Светильники с использованием ламп Светоотдача, лм/вт Светильники со светоотдачей до 50 лм/вт 1 Накаливания (ЛОН) Галогенной (КГ) Ксеноновой Компактной люминесцентной (КЛЛ) Дуговой ртутной (ДРЛ) Светильники со светоотдачей свыше 50 лм/вт 6 Линейной люминесцентной (ЛЛ) Индукционной люминесцентной (ИЛЛ) Светодиодной панели (СДП) Светодиодной (СДС) Металлогалогенной (ДРИ) Натриевой (ДНаТ) Серной Примечание. В таблице верхние пределы значения светоотдачи справедливы для светильников мощностью 250 Вт. В литературе не сообщаются, но согласно нашим вычислениям большинство светодиодных панелей при ряде их достоинств (плоская конструкция, равномерный свет) имеет светоотдачу на % меньше обычных современных светодиодных светильников. Это обусловлено размещением светодиодов по торцам панели и соответственно многократным преломлением света с последующим его прохождением через множество отверстий в лицевой части панели. В зависимости от решаемой задачи предъявляются разные требования к мощности проектируемых светильников и другим параметрам [2, 27, 96], уровень которого может удовлетворить не каждого пользователя. Как следует из [4, 73, 84, 87, 102] каждый тип светильника имеет свои значения предельной мощности. Определенный недостаток светодиодных светильников заключается в том, что мощность их пока ограничена Вт. Между тем, для освещения промышленных зон, стадионов и других подобных объектов имеется необходимость в применении приборов мощностью Вт и

    14 14 более. Поэтому натриевые и металлогалогенные лампы пока остаются незаменимыми при освещении улиц и автотрасс. К мощным светильникам можно отнести лишь металлогалогенные и натриевые, применяемые для уличного освещении, и галогенные для осветительных целей, в том числе в театрах. Разработка более мощных светодиодных светильников (до ) пока удается только путем конструирования их из блоков, у которых при этом масса и световой поток значительно возрастают. Недостатком их остается также высокая цена. В виде эксклюзивных светодиодных светильников появляются такие, которые имеют мощность 1500 Вт, предназначенных для аэропортов и стадионов. Сложность их эксплуатации заключается в том, что они могут не выдержать порывы ветра и могут быть разрушены. Существенное преимущество светодиодных источников света заключается в однонаправленности их светового потока, то есть в возможности его излучения в одном направлении и в ограниченном угле. Благодаря успехам в области физики и технологии полупроводников цена световых приборов и, в частности, светодиодных ламп, за последние 2 года существенно уменьшилась цена одного люмина (до 0,40-0,50 руб/лм) и лишь в 1,5 раза превышает люминесцентных ламп той же световой мощности [А14]. Объем производства световых приборов существенно растет с каждым годом, о чем свидетельствует график, представленный на рис.1.1 [56]. Выпускаемые светодиодные приборы светильники оснащены электронным драйвером и в большинстве случаев имеют коэффициент мощности более 0,95 и удовлетворяют требованиям ГОСТ Р [26]. Вместе с тем, в отличие от светодиодных светильников, светодиодные лампы обладают меньшим коэффициентом мощности. Однако степень их соответствия ГОСТ остается не изученным.

    15 15 Рис Характер снижения стоимости светодиодов с годами У светодиодных светильников коэффициент мощности близок к единице благодаря использованию в них корректора коэффициента мощности. Использование светодиодных светильников, особенно с конденсаторными стабилизаторами [69, 103], дополнительно открывает энергосберегающее их свойство. Оно заключается в том, что электросети в большинстве случаев носят индуктивный характер, а светодиодные приборы особенно с конденсаторным стабилизатором выраженный емкостной. Их применение ведет к уменьшению сдвига фазы тока и, соответственно, к увеличению эффективности эксплуатации генерирующих компаний за счет повышения пропускной способности электросети [97]. Основным препятствием на пути внедрения конденсаторных стабилизаторов является современные ГОСТ Р [26] и [119],

    16 16 поскольку в них заложено высокое требование к величине коэффициента мощности (λ) без учета характера реактивности нагрузок [94]. Таким образом, благодаря высокой светоотдаче светодиодных и осветительных приборов, их корректирующей функции фазы тока и конструктивных преимуществ, они должны найти более широкое применение Технический контроль качества изделий и типы входного контроля Контроль качества — это одна из основных функций процесса управления качеством. Назначение контроля заключается в том, чтобы вовремя выявлять ошибки для оперативного их устранения с минимальными производственными потерями. В литературе имеются ряд определений понятия «контроль». В соответствии со стандартом ИСО года контроль — это процесс, включающий проведение измерений, экспертизы на разных этапах испытания и оценку соответствия полученных результатов установленным требованиям. Работы Шухарта, Доджа и Роминга послужили началом применения статистических методов в управлении качеством, которые впоследствии благодаря Демингу получили широкое распространение [40, 64]. Со временем термин «контроль» был перенесен на предупреждение причин дефектов и их устранения на стадии проектирования и разработок. При этом отбраковка сохраняется как один из важных приемов обеспечения надлежащего качества. Но основные усилия следует направлять на управление производственными процессами и обеспечение увеличения процента выхода годных изделий.

    17 17 Внедрение концепции обеспечения качества в практику позволило значительно повысить эффективность производства при достаточно высоком качестве изделий и услуг, что создало условия для формирования глобального рынка товаров и услуг. Одновременно росло понимание того, что каждый производственный процесс имеет определенный предел выхода годных изделий, и этот предел определяется не процессом самим по себе, а всей совокупностью деятельности предприятия, организации труда и управления. Из этого следует, что контроль следует осуществлять относительно качества функционирования всей системы на всех стадиях ее испытания [21, 42]. Для решения проблемы, связанной с разработкой нормативов, необходимо выработать показатели качества контроля светодиодов и светильников, то есть выделить важные для потребителя параметры изделий. Понятие качества продукции регламентировано в Российской Федерации также государственным стандартом ГОСТ «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения», согласно которому «качество — это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением». Если необходимо дать оценку качества продукции, то надо сравнить параметры этой продукции, используя научно-техническую документацию. Немаловажным этапом обеспечения качества производства является наличие входного контроля комплектующих изделий. Согласно ГОСТ «Входной контроль продукции. Основные положения», под входным контролем понимают контроль качества продукции поставщика, поступившей к потребителю или заказчику и предназначаемой для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации продукции [24].

    18 18 Главными задачами входного контроля являются: — оценка качества продукции, предъявляемой на контроль с достаточной достоверностью; — взаимное признания поставщиком и потребителем результатов оценки качества продукции, осуществляемой по одним и тем же методикам контроля; — выявление степени соответствия качества продукции выработанным требованиям с целью своевременного предъявления претензий поставщикам; Входной контроль продукции может быть сплошным, выборочным или непрерывным. При сплошном контроле каждую единицу продукции в контролируемой партии подвергают контролю с целью выявления дефектных изделий [21, 42]. Сплошной контроль рекомендуется применять при штучном приобретении продукции и в тех случаях, когда он технически и экономически целесообразен. При сплошном контроле может предъявляться для проверки как полностью сформированная партия продукции, так и отдельные единицы продукции мелкосерийного производства. Сплошной контроль осуществляется путем непрерывного контроля каждой единицы продукции в той последовательности, в которой она производится, до тех пор, пока не будет получено установленное планом контроля количество годных ее единиц. После этого переходят на выборочный контроль [21, 42]. При выборочном контроле из контролируемой партии продукции извлекаются случайным образом выборки (пробы), по результатам контроля которых принимается решение о качестве всей продукции. При выборочном контроле может предъявляться на контроль только полностью сформированная партия продукции. Не допускается производить отбор выборок или проб до тех пор, пока не будет предъявлена полностью сформированная партия продукции [19, 21, 42].

    19 19 К входному контролю потребителя должна предъявляться продукция поставщика, поступившая с сопроводительной документацией, оформленной в установленном порядке. При отсутствии сопроводительной документации, удостоверяющей качество и комплектность продукции (особенно импортной), когда нужды производства диктуют необходимость использования этой продукции, то использование ее в производстве возможно после проведения испытаний на соответствие отечественной НТД (научно-технической документации) с обязательным составлением акта о ее фактическом качестве. Входной контроль может быть проведен в любой момент времени от до запуска ее в эксплуатацию до получения потребителем продукции. Продукция, срок хранения которой истек, независимо от результатов ее предыдущего контроля или испытаний при входном контроле, подлежит перепроверке, и только после этого может быть решен вопрос о ее использовании в производстве [21, 42]. Исходя из цели входного контроля, потребитель может проводить его непосредственно перед запуском продукции в производство (в пределах гарантийного срока) и только по тем пунктам требований НТД, которые имеют значение для конкретного вида продукции и которые отражены в «Перечне входного контроля» на нее. Кроме того, в «Перечне» целесообразно указать минимально допустимую оставшуюся на момент проведения входного контроля часть гарантийного срока хранения контролируемой продукции, определяемую исходя из длительности цикла изготовления продукции. Входной контроль рекомендуется проводить по параметрам (требованиям), установленным в НТД на контролируемую продукцию. Входной контроль продукции по параметрам, не установленным в НТД, договорах или контрактах на поставку, может проводиться потребителем без согласования с поставщиком для своих внутренних целей.

    20 20 Контролируемые параметры и планы контроля рекомендуется производителю устанавливать в перечне продукции, подлежащей выходному контролю. Перечень продукции, подлежащий входному контролю, можно отнести к нормативным общетехническим документам, не относящимся ни к одной из существующих систем документации. Входной контроль комплектующих является весьма трудоемким и дорогостоящим и в определенной степени дублирует технический контроль продукции на выпускающей фирме [21, 42]. В связи с этим актуальнее становится отказ от входного контроля за счет усиления производственного контроля, но это приемлемо лишь при налаживании доверительных отношений с поставщиком. За рубежом практика таких отношений существует давно. По действующей видовой классификации контроль качества подразделяется по целому ряду признаков: по полноте охвата, по степени использования средств контроля, по связи с объектом контроля Основные контролируемые параметры светодиодных осветительных приборов В работе [61] приведен перечень, включающий в себя до 70 параметров, которыми могут характеризоваться СД. Практическую же значимость для исследователей могут иметь параметров, включая и те, которые отсутствуют в указанном перечне [39, 40]. Прежде всего, контролю должны быть подвергнуты те параметры, которые производитель СОП указывает в техническом паспорте или на его упаковке. На сегодня потребителю предъявляется порядка 10 параметров, количество которых многих потребителей пока удовлетворяет. Для оценки значимости и значения каждого параметра необходима разработка нормативных их значений с ежегодным внесением соответствующих корректив. На данном этапе становления СОП

    21 21 целесообразно разработать критериальные их значения и временно ими руководствоваться. Вопрос анализа и контроля потребителями качества светодиодных светильников, выпускаемых разными производителями является достаточно актуальным [10, 31, 48, 49, 54, 55]. В силу высокой цены светодиодных светильников потребители и дилеры нередко склоняются к приобретению более дешевых изделий, в то время как их качество имеет важное значение в процессе их эксплуатации. Это вызвано тем, что потребитель не в состоянии оценить другие параметры при соизмеримых значениях. Задача оперативного выбора светодиодного светильника (СДС), удовлетворяющего целому ряду требований потребителя, является достаточно сложной. По причине отсутствия определенных методических рекомендацией она мало разрешима даже высококвалифицированным специалистам. Проблема измерения разных светотехнических параметров в целом на сегодня решена, однако критерии и методы направленные на выяснение качества и рейтинга уже готовых изделий остаются далеко не разработанными [3, 31, 38, 51]. В данном разделе рассмотрим кратко основные параметры, которые в настоящее время широко применяются, а также некоторые дополнительные производные параметры, которые могут быть использованы в качестве информативных при комплексном или многоэтапном контроле качества СОП. 1. Световой поток. В отдельных каталогах СДС разработчики приводят значение светового потока светодиодов, а не самого светильника. Такое представление технических характеристик СДС позволяет потребителю уже на начальном этапе эксплуатации предъявить рекламацию производителю на основе результатов измерений, выполненных в одной из существующих в России аккредитованных светотехнических лабораторий. Это может способствовать более ответственному представлению технических

    22 22 параметров в документации к СДС. Световой поток, тот базовый параметр, который необходим для вычисления освещенности объектов. В литературе конкретное время начала измерений светового потока лампы не приводится, что является источником разночтения данных и ошибочных результатов вычисления ее светоотдачи. Поэтому для устранения этого недостатка в технических характеристиках следует приводить световой поток через определенное время стабилизации после подачи питания. 2. Светоотдача. Данный параметр является одним из важных, поскольку он характеризует световую эффективность светильника. Несмотря на это, большинство фирм в своих каталогах его не приводят. На сегодня к хорошим светильникам могут быть отнесены такие, которые имеют светоотдачу на уровне лм/вт. Вместе с тем, у многих серийных светильников она продолжает оставаться на уровне лм/вт. По одним единичным источникам предельное теоретическое значение равно 303 лм/вт [62], а по другим 252 лм/вт [122]. 3. Коррелированная цветовая температура. Зачастую данный параметр именуют коротко «цветовая температура». Ее обычно выбирают в диапазоне от 2700 до 4500К в зависимости от предпочтения потребителя. Ранее в письме Главного санитарного врача РФ Г. Онищенко было рекомендовано учебным заведениям применять светильники с цветовой температурой не более 4000 К. Большинство светодиодных ламп выпускают с цветовой температурой не более 4500 К, а светодиодные светильники не более 5000 К. 4. Индекс цветопередачи. Данный параметр характеризует точность передачи цветов объекта. Обычно светильник с индексом цветопередачи 80 и более относят к хорошим. Производители ограничивают указанием, что индеек цветопередачи источника более 80 без детализации его значения. Потребитель доверяется тем значениям, которые приводит производитель. 5. Коэффициент пульсации освещенности. Согласно санитарным правилам и нормам коэффициент пульсации в зависимости от

    23 23 предназначения помещения не должен превышать 10, 15 и 20 %. Коэффициент пульсации (К п ). Данный параметр при освещении люминесцентными лампами с электромагнитными пуско-регулирующим аппаратом имеет значения 30 или 60 % в зависимости от люминофора. Большинство светодиодных светильников и ламп не сегодня обеспечивают К п не более 1 %, то есть они удовлетворяют самым жестким требованиям. 6. Срок службы светодиодных светильников, приводимый в технических документах, является также важным параметров, поскольку он определяет экономическую целесообразность их приобретения и эксплуатации. Большинство разработчиков светодиодных светильников и светодиодных ламп за срок службы принимают период времени, по истечении которого их световой поток уменьшается на 30% [2, 88]. Это отчасти обусловлено тем, что при проведении расчета светотехнических систем коэффициент запаса по световому потоку выбирают в среднем равным 1,3. Поскольку физический срок службы СДС может быть больше заявленного, то паспортный срок службы промышленных светильников может быть несколько увеличен, если на этапе проектирования светотехнических систем в расчеты заложить коэффициент запаса по освещенности больше 1,3, например, равным 1,4-1,5. Это в определенной степени имеет смысл, так как интенсивное снижение светового потока происходит в первый период эксплуатации СДС, который составляет порядка часов. Большинство потребителей при приобретении светильников полагается на срок службы, который декларируют их производители [130]. Вместе с тем, нередко приходится усомниться в этих данных, поскольку срок службы СДС и СДЛ обычно определяется лишь на основе прогностических данных срока службы светодиодов. Следует отметить, что СД является лишь одним из комплектующих элементов, определяющих срок службы светильников.

    24 24 Поскольку большинство пользователей не регистрируют значение светового потока СДС на самом начальном этапе его эксплуатации, то судить о соответствии светильника техническому паспорту по истечении 2-3 лет практически невозможно. Осуществить приборную оценку уровня снижения светового потока СДС до предельно допустимого значения разработчиками и потребителями возможно при выполнении следующих условий: наличии измерителя светового потока — гониофотометра или освещенности люксметра; знания значения исходной освещенности на оптической оси; достаточной светотехнической подготовки и владении методикой проведения светотехнических измерений. При всем этом для проведения испытаний СДС разработчиком или входного контроля потребителем в соответствии с американским техническим регламентом LM 79 [35] требуется период времени до одного года. По истечении такого времени производитель готовит выпуск уже новой его модели, который естественно может иметь другой срок службы и другие параметры. Поэтому производитель не только не знает реальные сроки службы производимых светильников, но и особо не несет ответственность. Поэтому большинству потребителям просто приходится довольствоваться заявляемыми производителями сроками службы приобретаемых СДС и СДЛ. Как прогнозировать срок службы светильников, если в литературе практически отсутствуют также сведения о реальных сроках службы типов заявляемых драйверов? Обсуждению повышения срока службы СДС посвящено ряд сообщений за последние 2-3 года [4, 5, 14, 16, 31, 32, 35, 80], но они носят общий характер. Все эти сообщения практически и не базируются на результатах экспериментов. 7. Спад светового потока. Очевидно, для объективной оценки момента стабилизации следует контролировать не столько температуру лампы,

    25 25 сколько ее световой поток. К сожалению, данный важный в метрологическом отношении параметр производители СОП пока в технических характеристиках не приводят. Необходимо оценивать не только время стабилизации и спад светового потока после включения лампы, но и допускаемую при этом погрешность завышения измеряемого светового потока, ибо точность определения величины спада будет зависеть от точности начала и конца отсчета показаний освещенности. При использовании существующих типов люксметров измерения показаний освещенности ранее 3 с невозможно выполнить, так как в момент включения прибора или подачи большого светового потока имеет место переходной процесс. Данную деталь эксперимента следует начать учитывать. Спад светового потока можно рассматривать в качестве одного из важных характеристик светильника, так как он позволяет проанализировать конструкцию и прогнозировать срок службы. При этом пока в литературе отсутствуют как средние значения спада светового потока, так и сравнительная их оценка. В проекте Европейского стандарта за момент отсчета светового потока для каждого типа светильников предлагается выбирать время, по истечении которого изменение наибольшей температуры его корпуса не превышает некоторой абсолютной величины. В ГОСТ НИИИС конкретно оговаривается, что снижение температуры корпуса за последующий час должен быть не более 1 0 С. Следует иметь в виду, что эта величина будет зависеть от места измерения температуры и абсолютной ее величины. Поскольку абсолютная температура разных ламп неодинакова, то время стабилизации режима работы СДС будет разное и поэтому ее оценка должна осуществляться по обеспечиваемой освещенности. В ГОСТ Р ВНИСИ предложено оценивать как величину спада, так и время стабилизации светового потока. При этом для определения времени стабилизации светового потока предложено измерять уровень освещенности

    26 26 трижды через каждые 5-15 минут до тех пор, пока уровень снижения освещенности за данный интервал времени не будут менее 1%. Эта методика также является несовершенной, так как результат во многом зависит от выбранного временного интервала (5, 10 или 15 мин). Следует иметь в виду что за последующий 1 ч снижение освещенности может дополнително составить порядка 1,5-2 %. Исходя из этого обоснования имеется необходимость повышения точности методики определения спада освещенности и времени ее стабилизации. Кроме сказанного, определенную погрешность в пределах 1% вносит выбор временного момента измерения начальной освещенности. 8. Температура корпуса светильников. Температура наиболее нагретых участков корпуса светодиодных светильников, электродвигателей, тепловых радиаторов и других устройств является достаточно информативным показателем, который может быть использован для оперативного контроля их технического состояния и прогнозирования такого важного параметра, как срок службы. Измерение температуры поверхности тел разных устройств в условиях специализированных лабораторий обычно осуществляется при проведении исследований с использованием электротермометров, термоэлектрических, ИК-термометров и пирометров [9, 13, 44-46]. Однако, в условиях промышленных выставок, специализированных магазинов, фирмпроизводителей и в процессе эксплуатации разных устройств имеется необходимость в применении простейшего и ускоренного способа оценки их поверхностной температуры в пределах С [86, 113]. При этом нередко достаточно получить лишь приближенное представление о температуре наиболее нагретых их участков, то есть со сравнительно невысокой точностью для принятия технического решения.

    27 27 В связи с этим наряду с приборными методами нужен простой способ оперативного определения температуры корпуса нагретых тел, например, на основе терморецепции кожного покрова оператора. 9. Удельная масса. Более полную информацию может представить среднее значение удельной массы светильников с учетом их назначения, которое по мере формирования базы данных можно будет принять за критериальное значение. За последние годы достигнут большой прогресс в вопросе повышения светоотдачи светильников и снижения их массы. В 2010 году Ю.Трофимовым было предложено в качестве одного из показателей светильников использовать его удельную массу, приняв за верхнее допустимое значение величину, равную 0,1 кг/вт [90]. В последующие годы этим параметром воспользовались только в [А14, 17, 103]. Значение удельной массы позволяет судить о степени оптимальности конструкции радиатора и прогнозировать степень отклонения срока службы от заявленных значений [52]. Представляет интерес определение характера зависимости удельной массы ɣ m офисных и промышленных светильников от их потребляемой мощности, а также средние их значения. Целесообразно продолжить уточнение значения удельной массы, которое можно было бы принять в дальнейшей работе за критериальные значения. 10. Срок службы драйвера светильника. Одним из немаловажных блоков СДС является электронный источник питания светодиодов драйвер. Просмотр многих публикаций и нескольких десятков каталогов не позволяет обнаружить сведения о сроке службы драйвера, хотя он во многих случаях может определять срок службы СОП. При определении журналом «Современная светотехника» рейтинга 12 заявленных драйверов известных отечественных и мировых производителей, были приведены в сравнительном плане многие их технические параметры за исключением самого важного

    28 28 параметра для разработчика СДС и потребителя срока их службы [36, 76, 85]. 11. Угол рассеивания. В последние годы все больше фирм приводят в технических характеристиках СОП значения угла рассеивания. Обычно у светодиодных ламп он имеет значения более 180 градусов, а у светодиодных светильников многие разработчики ограничиваются лишь указанием типа их КСС. Поскольку приводимые значения угла рассеивания более 300 градусов, то для устранения неопределенности следовало одновременно приводить относительные значения силы света, при которых измерен угол рассеивания. Этот параметр имеет важное значение так как он позволяет провести оценочный расчет освещенности, которую обеспечивает световой поток используемой лампы. 12. Частота напряжениия. Немало фирм в каталогах приводят значение частоты напряжения электросети Гц. Имеются слачаи, когда значение нижней частоты указывается равным 47 Гц. Следует отметить, что частота питающего напряжения в России равна только 50Гц, причем согласно требования ГОСТ Р ее отклонение от номинала в течение одной недели не допускается более, чем на 0,2 Гц. Исходя из этого отсутствует целесообразность приводить в каталогах значение частоты питающего напряжения. 13. Явление деградации светильника. Одним из важных параметров, характеризующих лампу, является световой поток, снижение которого в период длительной эксплуатации может быть выявлен через определенный промежуток времени [5, 14, 30, 32, 35, 123]. 14. Унификация используемых терминов. Не всегда остается ясным даже специалисту что подразумевают авторы под тем или иным наименованием [92, 98]. Для обозначения даже основных параметров СОП в технической документации применяются до 10 наименований для каждого параметра. Другим недостатком является отсутствие системного

    29 29 представления перечня параметров. В результате этого из поля зрения потребителя нередко при быстром ознакомлении могут выпадать те или иные важные показатели [98]. Все это нередко препятствует оперативному получению объективного представления о качестве изделий на первом этапе ознакомления с их характеристиками Методы и средства контроля параметров светодиодных осветительных приборов на этапе их производства и реализации Контроль на этапе производства. Все светодиодные производства осуществляет разные виды контроля. Однако результаты контроля контроля, глубины контроля и используемых методик, как правило, остаются конфиденциальными и не находят освещения в литературе. Из общения с представителями ряда крупных фирм (ООО «Фокус», «ТД Ферекс» и др.) следует, что специального контроля комплектующих СОП: радиаторов, оптики, термопроводящего клея, светодиодов на соответствие паспортным данным практически не проводится. Осуществляют выборочный контроль отдельных параметров светильников, а сплошной контроль проводится — только на работоспособность светильников при их цикличном включении на протяжении определенного этапа времени в соответствии с нормативным документом. Это обусловлено тем, что ведущие фирмы Российской Федерации предпочитают сотрудничать с известными мировыми производителями светодиодов (Nichia, Cree, Osram, Seuol Semiconductor) и оптики (Lidel), что позволяет им не проводить входной контроль основных комплектующих: светодиодов (СД), оптики и драйвера. Производители светодиодных ламп (СДЛ) и светодиодных светильников (СДС) в технических паспортах обычно приводят до 8-12 параметров, перечень которых несколько отличается. Еще 2-3 года тому назад немало известных фирм значение светового потока СДС приводило на

    30 30 основе простого умножения количества светильников на величину светового потока светодиода, то есть без учета потерь в драйвере и оптической системе. При этом в ряде случаев ошибка в оценке светового потока была обусловлена тем, что значение светового потока приводилось при температуре p-n перехода, равной температуре окружающей среды (25 С), а не рабочей. Все это связано с тем, что лаборатории многих небольших фирм не обладают соответствующей измерительной техникой (гониофотометрами, фотометрическим шаром диаметром до 2-3 м и спектроколориметром) в силу их дороговизны. Кроме того, фирмы нередко на сертификацию представляют лучшие светильники из выпущенной партии. Поэтому имеется большая необходимость потребителю осуществлять собственный контроль качества СОП, глубина которой должна определяться объемом закупаемой партии. В работах [77-79, А1] показано, что ряд заявленных параметров светодиодных ламп и светодиодных светильников их изготовителями отличаются от результатов, измеренных в испытательных сертифицированных лабораториях. В резолюции Форума по нормам и стандартам сказано о необходимости внедрения единой и объективной системы контроля параметров изделий в независимых лабораториях как обязательной процедуры для участия в госзакупках, что позволит отсеять недоброкачественных поставщиков [105]. Следует отметить, что для реализации поставленной задачи необходимо провести большую методическую и метрологическую работу [27-29, 56, 100, 105]. Все это указывает на необходимость входного контроля СДЛ и СДС на этапе приобретения пользователем и на необходимость разработки доступных методов контроля, простых установок и оснащения ими малых предприятий. Входной контроль на этапе реализации и приобретения. В последние десятилетия сложилась такая практика, когда большие и средние

    31 31 производители СДС осуществляют их реализацию через обширную сеть дилеров, расположенных в разных городах. Измерительные устройства и квалификация дилеров и торговых сетей пока не позволяют проводить собственный входной контроль СДС. Это в определенной степени может сказаться на снижении бренда, как производителя, так и дилеров. Сотрудники дилерской сети не осознают всю важность проведения собственного входного контроля, доверяясь полностью информации, предоставляемой разработчиками изделий. Уровень контроля может быть самым разным, исходя из технических, финансовых возможностей предприятия и уровня имеющейся квалификации его сотрудников. Элементарный предварительный контроль даже по 2-3 параметрам позволяет оперативно выявить различие между продукцией разных фирм. У потребителей, также как и у дилеров, также отсутствуют аппаратура и методики оперативного контроля качества СДС. Однако эта проблема в определенной степени вполне решаема. Для определения светового потока, коэффициентов пульсации, мощности, потребляемой мощности, коэффициента мощности и температуры корпуса СОП необходимо всего 4 прибора: люксметр-пульсметр, измерителей активной мощности и фазового сдвига тока (cos ) и термоэлектрического электротермометра. Стоимость двух последних приборов составляет не более 1,0-1,5 тысяч рублей по ценам 2015 года. Дополнительно можно изготовить минитермокамеру для определение степени отклонения ряда параметров ламп при повышении температуры до +50 О С. Это свидетельствует о том, что малые и средние разработчики, дилеры и потребители вполне могут иметь в своем распоряжении небольшие измерительные лаборатории или воспользоваться услугами специализированных испытательных лабораторий, в том числе лабораториями учебных центров вузов.

    32 32 Средства контроля осветительных приборов Имеющиеся проколы испытаний светильников трех фирм (ВНИСИ, ЦСОТ НАН Беларуси и Cree) позволяет рассмотреть уровень оснащения их лабораторий и дать сравнительную оценку проводимых испытаний. Наиболее подробная информация в литературе [27] представлена о Всероссийском научно-исследовательском институте светотехнических измерений (ВНИСИ).. Приведем общую характеристику ИЦ ВНИСИ. Оборудование ИЦ ВНИСИ проходит ежегодную проверку в ФГУ РОСТЕСТ и ВНИИОФИ [13, 27, 28]. В спектрофотометрической лаборатории ИЦ ВНИСИ находится оборудование и измерительные приборы, позволяющие проводить широкий спектр фотометрических и колориметрических измерений. Лаборатория располагает двумя темными комнатами, фотометрическими шарами размером 0,5-2,0 м и фотометрическими скамьями, гониофотометрами трех типов, светоизмерительными лампами типа СИС и СИП, стабилизированными источниками переменного и постоянного напряжения, различными измерительными приборами и инструментами (спектроколориметр, люксметры, пульсметр, УФ-радиометр, мультиметры, ваттметры и др.) [12, 13]. Заслуживает интерес высокоточный гониофотометр RIGO-801 производства компании Techno Team (Германия). Он предназначен для проведения точных фотометрических измерений светового потока и кривых силы света (КСС) световых приборов размером до 1,8 м в автоматическом режиме. Погрешность измерений светового потока составляет не более 5 %, а силы света не более 6 %. Процесс измерений автоматизирован и управляется с компьютера с помощью специального программного обеспечения. Результаты измерений записываются на жесткий диск компьютера и после их обработки в

    33 33 компьютере могут быть представлены в виде пространственного фотометрического тела в системе координат (С,γ). В случае светодиодных светильников величина спада светового потока за время разгорания позволяет косвенно судить о температурном режиме светильника и, как следствие, о его сроке службы [4, 22, 23, 32, 40, 89]. Контрольно-испытательная станция (КИС) ВНИСИ и НИИИС. Она обеспечивает проверку стойкости и прочности изделий к воздействию внешних климатических и механических факторов, в том числе проверку на пыле- и влагозащищенность, на вибро- и ударопрочность, испытания на повышенную и пониженную температуру в соответствии с ГОСТ , ГОСТ , ГОСТ Р МЭК и т.д. Специальное оборудование позволяет также осуществлять тестирование электрических параметров (электрическую прочность изоляции, сопротивление изоляции и т.д.) и степень защиты (IP) оболочек светильников [1, 12]. Испытательная лаборатория фирмы Cree. В процессе испытания светодиодных светильников в данной лаборатории применяют до 18 приборов, перечень которых приводится в протоколе. К основным из них можно отнести двухпозиционную интегрирующую сферу CSLMC, 250 мм интегрирующую сферу ISP , спектрометр для исследования СД (2 см сфера) MC-9801:3683 и инфракрасную камеру T300. Испытательная лаборатория НИИИС успешно проводит экспертизы СОП. О важности таких лабораторий излагается в [1, 28]. Испытательная лаборатория «ЦСОТ НАН Биларуси». Данная испытательная лаборатория в работе использует гониофотометр SMS 10c, спектрорадиометрический комплекс модели DTS , прецизионный источник питания Agile 6812B. Для контроля влажности и давления применяют соответсвенно термогигрометр ИВА-6Б и зонд давления Leica DISTOD5.

    источник

    Читайте также:  Установка видеоплеера на ubuntu